close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

СП 1

код для вставкиСкачать
Министерство Образования и науки Украины
Донбасская государственная машиностроительная академия
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
К курсовой работе по дисциплине:
"Сварка плавлением"
Выполнил:
Студент группы СП-00-2 Удовиченко А.В.
Руководитель: Цветков А.И.
Краматорск 2004
СОДЕРЖАНИЕ 1. Характеристика материала изделия и оценка его свариваемости 4
2. Выбор сварочных материалов 7
3. Расчёт и выбор режимов сварки 10
4. Выбор сварочного оборудования 18
5. Расчёт расхода сварочных материалов 21
6. Расчёт расхода электроэнергии 26
7.Технология сборки и сварки 28
8. Технологические рекомендации по повышению стойкости сварных соединений к поро- и трещинообразованию 29
Перечень ссылок 30СП01.КР01.000 00 ПЗИз.Лис.№ докум.Подп.Дат.Разраб.Удовиченко А.Технологический процесс сборки и сварки опоры среднейЛит.ЛистЛистовПров.Цветков А.И.у330ДГМА СП-00-2Н.Конт1 ХАРАКТЕРИСТИКА МАТЕРИАЛА ИЗДЕЛИЯ И ОЦЕНКА ЕГО СВАРИВАЕМОСТИ
Под технологической свариваемостью понимают способность металлов образовывать прочные соединения без существенного ухудшения их технических свойств в самом соединении и в прилегающей к нему околошовной зоне.
Свариваемость является переменным свойством материала. С усовершенствованием технологий и оборудования можно улучшить свариваемость материалов.
30ХГСНА- среднелегированная хромокремнемарганцевоникелевая конструкционная сталь, которая относится к перлитному классу. Данная сталь применяется для изготовления тяжелонагруженных деталей (пальцы, фланцы, кулачки, шестерни, и др.) и работающих при отрицательных температурах (-30◦С). Химический состав и механические свойства стали приведены в табл.1.1 и табл.1.2.
Таблица 1.1- Химический состав стали 30ХГСНА [3, с.527]
стальС,%Мn,%Si,%Сr,%Ni,%SPне более30ХГСНА0,27-0,341,00-1,300,90-1,200,90-1,201,40-1,800,0350,035Таблица 1.2- Механические свойства стали 30ХГСНА
Стальσт, Н/ммσв, Н/ммδ,%Ψ,%ан, Нм/смНВОптимальная обработка30ХГСНА1400165094560255Закалка при t=900◦С
Отпуск при t=260◦С Эта сталь обладает повышенной прочностью при высоких температурах и при длительных постоянных нагрузках, а также имеет высокую пластичность и высокую стойкость против перехода в хрупкое состояние. В стали содержатся добавки кремния, марганца, повышающие прочность и твердость. Кремний повышает также упругие свойства, а марганец способствует повышению стойкости против горячих трещин, так как этих элементов в стали малое количество, то на свариваемость они практически не оказывают влияния. Введение в сталь никеля способствует повышению пластичности и прочности стали, а также оказывает благоприятное влияние на свариваемость стали. Сталь весьма восприимчива к закалке. Основным показателем, характеризующим склонность стали к образованию холодных трещин, является эквивалент углерода.
Расчет эквивалента углерода выполняется по следующей формуле:
где символы элементов и их содержание приведены в процентах.
Рассчитаем эквивалент углерода для стали 30ХГСНА:
Так как Сэкв≥0,45%, то при сварке становится возможным образования закалочных структур в металле сварного соединения, что в случае насыщения металла водородом и высоких сварочных напряжений может привести к образованию холодных трещин. Поэтому данная сталь нуждается в подогреве. Подогрев обеспечивает снижение скорости охлаждение металла шва и околошовной зоны, что оказывает решающее влияние на образование их конечных структур и свойств при сварке закаливающихся сталей. Конкретное значение температуры подогрева рассчитывается с учётом толщины металла:
где δ-толщина металла, мм.
Полный эквивалент углерода составит:
.
Температура предварительного подогрева составит:
.
10ХСНД-низколегированная низкоуглеродистая конструкционная сталь, которая относится к перлитному классу. Это хорошо свариваемая сталь. Данная сталь применяется для изготовления сварных конструкций, аппаратов и сосудов химической промышленности. Сталь имеет повышенную устойчивость против коррозии. Химический состав и механические свойства стали приведены в табл.1.3 и табл.1.4.
Таблица 1.3- Химический состав стали 10ХСНД [3, с.516]
стальС,%Мn,%Si,%Сr,%Ni,%Cu,%SPне более10ХСНД≤0,120,5-0,80,8-1,1 0,6-0,90,5-0,80,4-0,650,040,035Таблица 1.4- Механические свойства стали 10ХСНД
Стальσт, Н/ммσв, Н/ммδ,%Ψ,%ан, Нм/смНВОптимальная обработка10ХСНД47365325,767,7174175Нормализация при 1020-1050ºС, отпуск при 730-760ºСМарганец уменьшает вредное влияние серы, повышая стойкость металла против образования кристаллизационных трещин. Марганец, растворяясь в феррите, повышает его прочность. Введение в сталь небольшого количества меди способствует повышению стойкости против атмосферной коррозии. Никель, растворяясь в феррите, повышает прочность и ударную вязкость металла шва при обычных и пониженных температурах при сохранении высокой пластичности. Хром повышает стойкость швов против образования кристаллизационных трещин, повышает прочность металла.
Рассчитаем эквивалент углерода для стали 10ХСНД:
Так как Сэкв≥0,45%, то при сварке это может привести к образованию холодных трещин. Поэтому сварку производить необходимо с подогревом. Температура подогрева рассчитывается с учётом толщины металла:
где δ-толщина металла, мм.
Полный эквивалент углерода составит:
.
Температура предварительного подогрева составит:
.
12Х2Н4А- среднелегированная низкоуглеродистая сталь, которая относится к перлитному классу. Данная сталь применяется для изготовления зубчатых колес, вал-шестерен и других особоответственных высоконагруженных деталей, к которым предъявляют требования высокой прочности и поверхностной твердости в сочетании с пластичной и вязкой сердцевиной, работающих под действием ударных нагрузок и при отрицательных температурах. Химический состав и механические свойства стали приведены в табл.1.5 и табл.1.6.
Таблица 1.5- Химический состав стали 12Х2Н4А
стальС,%Мn,%Si,%Сr,%Ni,%SPне более12Х2Н4А0,09-0,150,3-0,60,17-0,37 1,25-1,653,25-3,650,0250,025Таблица 1.6- Механические свойства стали 12Х2Н4А
Стальσт, Н/ммσв, Н/ммδ,%Ψ,%ан, Нм/смНВОптимальная обработка12Х2Н4А9501150105090269Закалка при t=760-800◦С
Отпуск при t=180◦СРассчитаем эквивалент углерода для стали 12Х2Н4А:
Так как Сэкв.≥0,45%, то при сварке это может привести к образованию холодных трещин.
Поэтому сварку производить необходимо с подогревом. Температуры подогрева рассчитывается с учётом толщины металла:
где δ-толщина металла, мм.
Полный эквивалент углерода составит:
.
Температура предварительного подогрева составит:
.
2 ВЫБОР СВАРОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Выбор сварочных материалов необходимо производить в зависимости от способа сварки, свариваемости сталей и возможности получения швов равнопрочных основному металлу, стойких к поро- и трещинообразованию.
Швами №1 и №4 свариваются стали 12Х2Н4А и 10ХСНД. Данные стали свариваются полуавтоматической сваркой плавящимся электродом в среде защитных газов. Материалом для сварки при данном способе сварки являются сварочная проволока и защитный газ.
При выборе сварочной проволоки необходимо учитывать, что свариваемые стали имеют повышенную склонность к образованию холодных трещин, а также необходимо предусмотреть все необходимые меры для предотвращения образования горячих трещин. Сварочная проволока должна обеспечивать получение металла шва сходного или близкому по химическому составу с основным материалом, способствовать получению швов равнопрочных основному материалу.
С целью повышения стойкости металла к образованию холодных трещин необходимо для сварки использовать сварочную проволоку с пониженным содержанием углерода (не более 0,15%), а также необходимо снижать содержание вредных примесей в металле шва для предотвращения образования горячих трещин. С этой целью необходимо применять сварочную проволоку с пониженным содержанием вредных примесей и легирующих элементов, при этом она должна быть легирована элементами, снижающими содержание вредных примесей.
Свариваемые данным швом стали относятся к одному структурному классу - перлитному. Поэтому при выборе сварочных материалов и технологии сварки следует отдать предпочтение материалам и технологии, применяемые для менее легированной стали 10ХСНД. Технологические режимы сварки и температуру подогрева следует выбирать (рассчитывать) по свойствам более легированной стали 12Х2Н4А. Для сварки данных сталей необходимо применять сварочную проволоку того же структурного класса, что и основной материал для образования равнопрочного металла шва с основным материалом. Поэтому при выборе сварочных материалов необходимо создавать композицию легирующих элементов, позволяющую получить шов, близкий к составу свариваемой стали. По всем выше перечисленным требованиям для сварки данного шва используем сварочную проволоку марки Св-08ГСМТ. При использовании данной сварочной проволоки обеспечивается минимальное содержание углерода в металле шва, за счет его малого содержания в сварочной проволоке. Снижается содержание вредных примесей, за счёт введения в металл шва хрома и марганца, которые связывают серу, образуя вместе с ней тугоплавкие сульфиды. Химический состав сварочной проволоки приведен в табл.2.1.
Таблица 2.1-Химический состав сварочной проволоки по ГОСТ 2246-70 Св-08ГСМТ,%
Марка проволокиСMnSiCrNiТiMoSPне болееСв-08ГСМТ0,06-0,111,00-1,300,40-0,70≤0,30≤0,300,05-0,120,20-0,400,0250,030 При сварке в качестве защиты сварочной ванны от вредного воздействия атмосферного воздуха используем смесь газов: инертного и активного (75%Ar+25%CO2), при которой интенсивность излучения столба дуги относительно невелика, а форма проплавления основного металла такая же, как и у углекислого газа. Использование смеси на основе аргона способствует снижению выгорания легирующих элементов, повышает устойчивость дугового процесса, благоприятно влияет на характер переноса электродного металла через дугу (струйный).
Для получения данной смеси используем аргон марки В с содержанием аргона 99,9%, который поставляется по ГОСТ 10157-62, и углекислый газ I-го сорта с содержанием СО2-99,5%, данная углекислота содержит малое количество влаги, что способствует повышению стойкости металла шва к пористости, а также получению более лучшей формы шва.
Швом №2 свариваются стали 12Х2Н4А и 30ХГСНА. Данные стали свариваются автоматической сваркой под слоем флюса. Материалом для сварки при данном способе сварки являются сварочная проволока и флюс. При автоматической сварке под флюсом равнопрочность металла шва с основным металлом обеспечивается за счет соответствующего выбора флюса и сварочной проволоки. Выбираем вариант сочетания легированной проволоки с низкокремнистым низкомарганцовистым флюсом: Св-18ХГС+ АН-15. Низкокремнистый флюс с небольшим содержанием окислов марганца позволяет получить сварное соединение с высокими показателями ударной вязкости. Улучшается качество за счет уменьшения содержания в металле шва фосфора и неметаллических включений, достигаемое низким содержанием во флюсе фосфора и окислов марганца. Повышение содержания марганца в металле сварочной ванны препятствует переходу серы из шлака в металл. Для уменьшения пористости швов в состав флюса вводят фтористый кальций, флюс тщательно прокаливают перед сваркой. Сварка производится на постоянном токе обратной полярности. Легирование металла шва марганцем и кремнием производится через флюс и проволоку. Химический состав проволоки и флюса приведен в табл. 2.2, табл. 2.3.
Таблица 2.2-Химический состав сварочной проволоки по ГОСТ 2246-70 Св-18ХГС, %
Марка проволокиСMnSiCrNiSPне болееСв-18ХГС0,15-0,220,80-1,100,90-1,200,80-1,10≤0,30,0250,030Таблица 2.3 - Химический состав флюса АН - 15
SiOMnOCaOMgOAlOCaFFeOSP24-291,5-2,514-188-1122-2520-23<0,85<0,05<0,05Швами №3 и №4 сваривается сталь 10ХСНД. Данная сталь сваривается полуавтоматической сваркой плавящимся электродом в среде защитных газов. Материалом для сварки при данном способе сварки являются сварочная проволока и защитный газ.
При выборе сварочной проволоки необходимо учитывать, что свариваемая сталь имеют повышенную склонность к образованию холодных трещин, а также необходимо предусмотреть все необходимые меры для предотвращения образования горячих трещин. Сварочная проволока должна обеспечивать получение металла шва сходного или близкому по химическому составу с основным материалом, способствовать получению швов равнопрочных основному материалу.
С целью повышения стойкости металла к образованию холодных трещин необходимо для сварки использовать сварочную проволоку с пониженным содержанием углерода (не более 0,15%), а также необходимо снижать содержание вредных примесей в металле шва для предотвращения образования горячих трещин. С этой целью необходимо применять сварочную проволоку с пониженным содержанием вредных примесей и легирующих элементов, при этом она должна быть легирована элементами, снижающими содержание вредных примесей.
Для сварки данной стали необходимо применять сварочную проволоку того же структурного класса, что и основной материал для образования равнопрочного металла шва с основным материалом. Поэтому при выборе сварочных материалов необходимо создавать композицию легирующих элементов, позволяющую получить шов, близкий к составу свариваемой стали. По всем выше перечисленным требованиям для сварки данного шва используем сварочную проволоку марки Св-08Г2С. При использовании данной сварочной проволоки обеспечивается минимальное содержание углерода в металле шва, за счет его малого содержания в сварочной проволоке. Снижается содержание вредных примесей, за счёт введения в металл шва хрома и марганца, которые связывают серу, образуя вместе с ней тугоплавкие сульфиды. Химический состав сварочной проволоки приведен в табл.2.4.
Таблица 2.4-Химический состав сварочной проволоки по ГОСТ 2246-70 Св-08Г2С% Марка проволокиСMnSiCrNiSPне болееСв-08Г2С0,05-0,111,80-2,100,70-0,95≤0,20≤0,250,0250,030 При сварке в качестве защиты сварочной ванны от вредного воздействия атмосферного воздуха используем смесь газов: инертного и активного (75%Ar+25%CO2), при которой интенсивность излучения столба дуги относительно невелика, а форма проплавления основного металла такая же, как и у углекислого газа. Использование смеси на основе аргона способствует снижению выгорания легирующих элементов, повышает устойчивость дугового процесса, благоприятно влияет на характер переноса электродного металла через дугу (струйный).
Для получения данной смеси используем аргон марки В с содержанием аргона 99,9%, который поставляется по ГОСТ 10157-62, и углекислый газ I-го сорта с содержанием СО2-99,5%, данная углекислота содержит малое количество влаги, что способствует повышению стойкости металла шва к пористости, а также получению более лучшей формы шва.
3 РАСЧЁТ И ВЫБОР РЕЖИМОВ СВАРКИ
К основным параметрам дуговой сварки относятся: сварочный ток Iсв, напряжение дуги Uд и скорость сварки Vсв. Каждый из этих параметров как отдельно, так и в совокупности с другими, оказывают существенное влияние на величину тепловложения, а следовательно, и на геометрические размеры шва, коэффициент формы провара, коэффициент формы шва и долевое участие основного и электродного металла в формировании шва.
Оптимальные параметры режима сварки обеспечивают необходимые геометрические размеры сварных швов и необходимые соотношения между основным и электродным металлом, при котором достигаются заданные механические свойства металла шва.
Шов №1:
Способ сварки: полуавтоматическая сварка в защитных газах;
Тип шва: Т1, катет 10, тавровый, односторонний, без скоса кромок; Марки стали: 12Х2Н4А, 10ХСНД.
Рисунок 1-Разделка кромок для шва Т1 по ГОСТ 14771-76
1. Определяем площадь наплавленного металла по формуле, приведенной в [1,с.95]:
.
Этот шов можно выполнить за 2 прохода. Площадь наплавленного металла за 1 проход составляет 30мм2.
2. Задаём диаметр электродной проволоки: dэ.пр.=1,6мм.
3. В зависимости от dэ.пр. задаём плотность тока j=140А/мм.
4. Находим силу тока:
.
5. Для принятого диаметра электрода и силы сварочного тока определяем оптимальное напряжение дуги:
.
6. Скорость сварки может быть определена по формуле:
,
где н=17,4 -коэффициент наплавки, определяется по [1,с.28] в зависимости от тока сварки (Iсв, А) и диаметра проволоки (dэ,мм);
=7,8-плотность наплавленного металла;
Fн1пр,см2-площадь поперечного сечения наплавленного металла за данный проход.
.
7. Вылет электрода находится по формуле:
L=(812)*dэ=(812)*1,6=12,819,2мм.
Выбираем L=16мм.
8. Скорость подачи проволоки определяется по формуле:
.
Vпп1пр=Vпп2пр=358м/ч.
Выполнение прихваток:
Fн.прихв.=1/3*Fн.общ=(1/3)*60=20мм2;
;
;
;
.
Lпр=20мм; nпр=11; расстояние между прихватками L=140мм.
Прихватка выполняется полуавтоматической сваркой в СО2 проволокой диаметром 1,6мм Св-08ГСМТ.
Шов№2:
Способ сварки: автоматическая сварка под флюсом;
Тип шва: Т3, катет 8, тавровый, без скоса кромок, двусторонний; Марки стали: 30ХГСНА, 12Х2Н4А
Рисунок 2 - Разделка кромок для шва Т3 по ГОСТ 8713-79
1.Определяем площадь поперечного сечения шва, которая зависит от типа соединения и условий сварки, и для нашего случая она определяется по формуле, приведенной в [1, с.95]:
.
Полученную площадь наплавленного металла автоматическая сварка под флюсом позволяет получить за один проход.
Общая площадь всего сварного соединения, т.е. с двух сторон, составляет:
Fнобщ=2*Fн=2*40=80 мм2.
2.Сила сварочного тока может быть определена по формуле:
.
3.Выбираем диаметр электродной проволоки. Ориентировочно диаметр электродной проволоки может быть определён по формуле:
,
где j=50А/мм2 [2, с.196]- допускаемая плотность тока при автоматической сварке зависит от диаметра электрода (dэ=3мм).
4. Определяем скорость сварки по формуле:
,
где
н=11,5[1, с.146]-коэффициент наплавки;
=7,8-плотность наплавленного металла;
Fн,см2-площадь поперечного сечения наплавленного металла с одной стороны шва.
5. Для принятого диаметра электрода и силы сварочного тока определяют оптимальное напряжение дуги:
.
6. Определяем скорость подачи проволоки:
.
7. Вылет электрода находится по формуле:
L=(812)*dэ=(812)*3=30мм.
Выбираем L=30мм.
8. Выполнение прихваток:
Fн.прихв.=1/3*Fн.общ=1/3*80=26мм2;
;
.
Lпр=20мм; nпр=11; расстояние между прихватками L=140мм (количество прихваток принято для одного ребра поз.1).
Прихватка выполняется полуавтоматической сваркой в СО2 проволокой диаметром 1,6мм.
Шов №3:
Способ сварки: полуавтоматическая сварка в защитных газах;
Тип шва: Т6, тавровый, односторонний, со скосом одной кромки; Марки стали: 10ХСНД, 10ХСНД; 10ХСНД и 12Х2Н4А.
Рисунок 3-Разделка кромок для шва Т6 по ГОСТ 14771-76
1. Катет определяем по формуле: к=0,15*s0,5s=0,15*120,5*12=1,86мм, принимаем к=5мм.
Для выполнения корневого шва принимаем катет к=3мм, при dэ=1,6мм.
2. Определяем площадь наплавленного металла по формуле, приведенной в [1,с.95]: Площадь наплавленного металла за 1 проход составляет при полуавтоматической сварке 4050мм2, выбираем Fн1пр=45мм2.
Площадь наплавленного металла корневого шва составляет:
.
Но конструктивно принимаем Fнк.ш.=10мм2.
Зная общую площадь поперечного сечения наплавленного металла и площади поперечного сечения наплавленного при первом и каждом последующем проходах, найдём число проходов:
.
Сварку производим за 2 прохода, не считая первого.
3. Задаём диаметр электродной проволоки: dэ.пр.=1,6мм,
4. В зависимости от dэ.пр. задаём плотность тока j=175А/мм,
зная эти данные, находим силу тока:
.
5. Для принятого диаметра электрода и силы сварочного тока определяем оптимальное напряжение дуги:
.
6. Скорость сварки может быть определена по формуле: ,
где
н=18,6 -коэффициент наплавки, определяется по [1, с.28] в зависимости от тока сварки (Iсв, А) и диаметра проволоки (dэ,мм);
=7,8-плотность наплавленного металла;
Fн1пр,см2-площадь поперечного сечения наплавленного металла за данный проход.
7. Вылет электрода находится по формуле:
L=(812)*dэ=(812)*1,6=12,819,2мм.
Выбираем L=18мм.
8. Скорость подачи проволоки определяется по формуле:
.
Vпп1=Vпп2=415м/ч.
Определяем режимы для сварки корневого шва:
1. Находим силу тока:
(сила тока будет меньше, чем при сварке основного шва во избежание прожога),
2. Напряжение дуги:
.
3. Скорость сварки может быть определена по формуле:
.
4. Скорость подачи проволоки:
.
Выполнение прихваток: Площадь наплавки принимается Fн.пр.= 25мм2;
Сила тока:
,
Напряжение дуги:
,
Скорость сварки: ,
.
Lпр=25мм; nпр=13; расстояние между прихватками L=100мм.
Прихватка выполняется полуавтоматической сваркой проволокой диаметром 1,6мм Св-08Г2С. Шов №4:
Способ сварки: полуавтоматическая сварка в защитных газах;
Тип шва: Т7, тавровый, односторонний, со скосом одной кромки, с подварочным швом; Марки стали: 10ХСНД и 10ХСНД; 10ХСНД и 12Х2Н4А.
Рисунок 4-Разделка кромок для шва Т7 по ГОСТ 14771-76
1. Катет определяем по формуле: к=0,15*s0,5s=0,15*120,5*12=1,86мм, принимаем к=5мм.
Для выполнения подварочного шва принимаем катет к1=3мм, при dэ=1,6мм.
2. Определяем площадь наплавленного металла по формуле, приведенной в [1,с.95]:
Площадь наплавленного металла за 1 проход составляет при полуавтоматической сварке 4050мм2, выбираем Fн1пр=45мм2.
Площадь наплавленного металла подварочного и корневого шва составляет:
.
Но конструктивно принимаем Fнп.ш.=Fнк.ш.=10мм2.
Зная общую площадь поперечного сечения наплавленного металла и площади поперечного сечения наплавленного при первом и каждом последующем проходах, найдём число проходов:
.
Сварку производим за 2 прохода, не считая первого.
3. Задаём диаметр электродной проволоки: dэ.пр.=1,6мм.
4. В зависимости от dэ.пр. задаём плотность тока j=175А/мм.
5. Находим силу тока:
.
6. Для принятого диаметра электрода и силы сварочного тока определяем оптимальное напряжение дуги:
.
7. Скорость сварки может быть определена по формуле:
,
где
н=18,6 -коэффициент наплавки, определяется по [1,с.28] в зависимости от тока сварки (Iсв, А) и диаметра проволоки (dэ,мм);
=7,8-плотность наплавленного металла;
Fн1пр,см2-площадь поперечного сечения наплавленного металла за данный проход.
.
8. Вылет электрода находится по формуле:
L=(812)*dэ=(812)*1,6=12,819,2мм.
Выбираем L=18мм.
9. Скорость подачи проволоки определяется по формуле:
.
Vпп1=Vпп2=415м/ч.
Определяем режимы для сварки корневого и подварочного шва:
1. Находим силу тока:
(сила тока будет меньше, чем при сварке основного шва во избежание прожога).
2. Напряжение дуги:
.
3. Скорость сварки может быть определена по формуле:
.
4. Скорость подачи проволоки:
.
Выполнение прихваток: Площадь наплавки принимается Fн.пр.= 25мм2;
Сила тока:
,
Напряжение дуги:
,
Скорость сварки:
,
.
Lпр=25мм; nпр=13; расстояние между прихватками L=100мм.
Прихватка выполняется полуавтоматической сваркой проволокой Св-08ГСМТ диаметром 1,6мм.
4 ВЫБОР СВАРОЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Выбор сварочного оборудования производится в соответствии с принятыми методами сварки, с учётом габаритов изделия, протяжённости сварных швов, режимов сварки.
Сварные швы №1, №3, №4 и прихватки для этих швов выполняются полуавтоматической сваркой в среде защитных газов по ГОСТ 14771-76. Для выполнения этих швов применяется полуавтомат типа ПДГ-421 У3. Он предназначен для сварки в среде защитных газов сплошной проволоки диаметром от 0,8 до 2 мм на постоянном токе. Полуавтомат универсальный, автономный, переносной.
Полуавтомат состоит из механизма подачи и блока управления типа БУСП-04 с питанием от сети 220В и может комплектоваться любым типом выпрямителей на номинальный ток до 400А.
Механизм подачи закрытого типа представляют собой удобный в эксплуатации конструктив, внутри которого установлены привод редукторный венгерского производства и газовый тракт. Органы управления сварочным режимом расположены на лицевой панели механизма подачи и на блоке управления типа БУСП-04. Внутри на отдельном кронштейне расположены кассета и тормозное устройство, соответствующее европейскому стандарту. Присоединение горелки к механизму подачи с помощью евроразъёма.
Блок управления обеспечивает:
- плавную регулировку скорости подачи сварочной проволоки в диапазоне 45-950 м/ч;
-управление газовым клапаном и сварочным источником от кнопки на горелке;
-установку временных интервалов сварочного цикла;
-дистанционное включение источника сварочного тока;
возможность работы как в режиме "длинные швы", так и в режиме "короткие швы".
Полуавтоматы комплектуются горелками фирмы "Бинцель" (Германия).
Имеет следующие преимущества по сравнению с аналогичными полуавтоматами, выпускаемые в настоящее время ПДГ-421:
-усилие и возможность работы с горелками до 3м;
-применение кассеты с массой электродной проволоки до 5кг;
-полная автономность питания и возможность работы с любым типом сварочных выпрямителей;
-возможность применения стандартных горелок с евроразъёмом;
-улучшенный дизайн и эргономика.
Техническая характеристика полуавтомата приведена в таблице 4.1.
Таблица 4.1-Техническая характеристика полуавтомата ПДГ-421 У3
№Наименование параметрамиЗначение1Номинальный сварочный ток, А (при ПВ,%)400(60)2Скорость подачи электродной проволоки, м/ч45-9503Диаметр электродной проволоки, мм0,8-2,04Масса, кг, не более
-механизма подачи (без проволоки)
-блока управления
6
5,55Габариты, мм, не более
-механизм подачи
-блока управления
450*200*350
250*230*2206Расстояние между механизмом подачи и блоком управления, м, не более5 Сварной шов №2 выполнен автоматической сваркой под слоем флюса по ГОСТ 8713-79. Для выполнения этого шва применяется сварочный автомат А-1416 УХЛ4 ТУ 16-739.209-79. Он предназначен для электродуговой сварки низкоуглеродистых и среднеуглеродистых сталей плавящимся электродом под флюсом на постоянном токе с независимой от параметров дуги скоростью подачи электродной проволоки и скоростью сварки продольных и кольцевых швов стыковых, угловых и нахлесточных соединений. Техническая характеристика автомата А-1416 приведена в табл. 4.2. Автомат выпускается в комплекте с выпрямителем ВДУ-1201, техническая характеристика которого приведена в табл. 4.3.
Таблица 4.2. - Техническая характеристика сварочного автомата А -1416
Наименование параметровЗначениеИсполнениеСамоходнаяЗащита зоны дугиФНоминальное напряжение питающей сети, В380Частота тока питающей сети, Гц50Номинальный сварочный ток
при ПВ=100%, А
при ПВ=60%, А
1000
500Диаметр электродной проволоки, мм2-5Количество электродов, шт1Регулирование скорости подачи электродной проволоки и скорости сваркиСтупенчатоеПределы регулирования скорости подачи электродной проволоки, м/ч47-509Маршевая скорость, м/ч950Пределы регулирования скорость сварки, м/ч12-120Поперечное перемещение мундштука:
Ход, мм
Скорость, м/ч
75
от рукиВертикальное перемещение мундштука:
Ход, мм
Скорость, м/ч
75
от рукиРегулирование угла наклона электрода к вертикали (ручное), град.
±25Перемещение сварочной головки:
вертикальный ход, мм
скорость, м/мин
поперечный ход,мм
250
0,49
75Флюсоаппаратура,
Вместимость, дм3
Расход воздуха, м3/ч
Высота всасывания флюса, м
25
30
2,0Габаритные размеры автомата, мм
высота
ширина
длин1860
860
960Масса, кг
Головки сварочной
Комплекта поставки
295
1460Габаритные размеры источника питания, мм
высота
ширина
длина1080
685
885Источник питанияВДУ-1201 Выпрямитель предназначен для сварки под флюсом. Сварочный выпрямитель собран по шестифазной кольцевой схеме выпрямления с использованием тиристоров Т-500. При работе на падающих внешних характеристиках действует обратная связь по току, причем в качестве датчика тока применен операционный усилитель. При работе на жестких внешних характеристиках действует обратная связь по напряжению и току. Для сглаживания выпрямленного напряжения и улучшении сварочных качеств выпрямитель снабжен дросселем в сварочной цепи.
Таблица 4.3. - Техническая характеристика ВДУ - 1201
Наименование параметра ЗначенияНоминальный сварочный ток, А1250Режим работы, ПВ%100Напряжение холостого хода, В, не более 85Номинальное рабочее напряжение, В,
при жестких характеристиках;
при падающих характеристиках;
56
56Предел регулирования сварочного тока, А
при жестких характеристиках и падающих:
300-1250Предел регулирования рабочего напряжения, В
при жестких характеристиках;
при падающих характеристиках;
24-56
26-56Первичная мощность, , не более118КПД, %83,5Габаритные размеры, мм1350×850×1250Масса, кг не более730
5 РАСЧЁТ РАСХОДА СВАРОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Расход сварочных материалов (электродная проволока, защитный газ, флюс) рассчитывается для каждого типоразмера. Расчет производится для общей длины шва каждого типоразмера в соответствии с рекомендациями [1, с.22].
1.Норма расхода Нэ (кг) сварочной проволоки на изделие определяется исходя из длины швов lш (м) и удельной нормы расхода электродной проволоки Gэ на 1м шва данного типоразмера:
В общем виде удельную норму расхода рассчитывают по формуле:
где mн-расчетная масса наплавленного металла в кг/м;
kр-коэффициент расхода, учитывающий неизбежные потери проволоки; ρ=7,8 г/см3-плотность наплавленного металла; Fн-площадь поперечного сечения наплавленного металла шва в мм2.
Расчет для 1-го шва Т1:
-длина 1-го шва;
,
где кр=1,05[1, с.27]
Расчет для прихваток:
-длина 11-и прихваток;
,
где кр=1,05[1, с.27]
Суммарная норма расхода сварочной проволоки на сварку и прихватку шва №1 составляет:
ΣНэ=Нэ1+Нэ2=0,8+0,036=0,836кг.
Расчет для 2-го шва Т3:
-длина 2-го шва для двух ребер;
,
где кр=1,02[1, с.25]
Расчет для прихваток:
-длина 11-и прихваток для двух ребер;
,
где кр=1,05[1, с.27]
Суммарная норма расхода сварочной проволоки на сварку и прихватку шва №2 составляет:
ΣНэ=Нэ1+Нэ2=4,18+0,092=4,272кг.
Расчет для 3-го шва Т6:
-длина 3-го шва;
,
где кр=1,05 [1, с.27]
.
Расчет для прихваток:
-длина 13-и прихваток;
,
где кр=1,05[1, с.27]
.
Суммарная норма расхода сварочной проволоки на сварку и прихватку шва №3 составляет:
ΣНэ=Нэ1+Нэ2=1,2+0,066=1,266кг.
Расчет для 4-го шва Т7:
-длина 4-го шва;
,
где кр=1,05[1, с.27]
Расчет для подварочного шва:
-длина подварочного шва;
,
где кр=1,05[1, с.74]
Расчет для прихваток:
-длина 13-и прихваток;
,
где кр=1,05[1, с.27]
Суммарная норма расхода сварочной проволоки на сварку и прихватку шва №4 составляет:
ΣНэ=Нэ1+Нэ2+ Нэ3=1,2+0,12+0,066=1,386кг.
2.Норма расхода защитного газа на изделие Нг (л, в 1кг-509л) определяется по формуле:
где Qг-удельная норма расхода газа на 1м шва данного типоразмера в л;
Qд-дополнительный расход газа на подготовительно-заключительные операции: подготовку газовых коммуникаций перед началом сварки, настройку режимов сварки Удельная норма расхода газа определяется по формуле:
где qг-оптимальный расход защитного газа по ротаметру в л/мин;
tо-машинное (основное) время сварки 1м шва в мин;
tп.з.-время на подготовительно-закдючительные операции в мин.
Основное время при сварке плавящимся электродом можно определить по формуле:
где αн-коэффициент наплавки в г/Ач;
Iсв-сила сварочного тока, А.
Расчёт для 1-го шва:
qг=15л/мин;
αн=17,4г/Ач;
Расчёт для прихваток:
qг=12л/мин;
αн=15,1г/Ач;
Суммарная норма расхода защитного газа на сварку и прихватку шва №1 составляет:
ΣНг=Нг1+Нг2=0,24+0,014=0,254кг.
Расчёт для прихваток 2-го шва:
qг=12л/мин;
αн=15,1г/Ач;
Расчёт для 3-го шва:
qг=15л/мин;
αн=18,6г/Ач;
Расчёт для прихваток:
qг=12л/мин;
αн=15,1г/Ач;
Суммарная норма расхода защитного газа на сварку и прихватку шва №3 составляет:
ΣНг=Нг1+Нг2=0,3+0,023=0,323кг.
Расчёт для 4-го шва:
qг=15л/мин;
αн=17,4г/Ач;
Расчёт для подварочного шва:
qг=12л/мин;
αн=14,2г/Ач;
Расчёт для прихваток:
qг=12л/мин;
αн=15,1г/Ач;
Суммарная норма расхода защитного газа на сварку и прихватку шва №4 составляет:
ΣНг=Нг1+Нг2+ Нг3=0,3+0,056+0,023=0,379кг.
3. Норма расхода флюса Нф для шва №2 определяется по расходу сварочной проволоки Нэ (), где kф -коэффициент, выражающий отношение массы израсходованного флюса к массе сварочной проволоки и зависящей от типа сварного соединения и способа сварки.
Kф=1,3 [1, c.27]: .
6 РАСЧЁТ РАСХОДА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
Расход электроэнергии рассчитывается для каждого типоразмера сварного шва с учётом его общей длины в соответствии с рекомендациями [1, с.146].
Расход электроэнергии на 1кг наплавленного металла приближенно определяется по формуле:
где Uд-напряжение дуги, В;
αн-коэффициент наплавки, г/Ач;
kи-коэффициент, учитывающий время горения дуги (работы сварочного оборудования) в общем времени сварки;
η- коэффициент полезного действия установки, указан в паспорте (0,6-0,7).
Расход электроэнергии для заварки 1-го шва:
,
где kи=0,55-0,7[1, с.148]-для полуавтоматической сварки в ЗГ
.
Расход электроэнергии для прихваток:
,
.
Суммарный расход электроэнергии:
ΣQэ=Qэ.полн.+Qэ.пр.полн.=3+0,14=3,14кВА.
Расход электроэнергии для заварки 2-го шва:
,
где kи=0,25-0,45[1, с.147]-для автоматической сварки под флюсом.
.
Расход электроэнергии для прихваток:
,
.
Суммарный расход электроэнергии:
ΣQэ=Qэ.полн.+Qэ.пр.полн.=34,8+0,35=35,15кВА
Расход электроэнергии для заварки 3-го шва:
,
где kи=0,55-0,7[1, с.148]-для полуавтоматической сварки в ЗГ.
. Расход электроэнергии для прихваток:
,
.
Суммарный расход электроэнергии:
ΣQэ=Qэ.полн.+Qэ.пр.полн.=4,3+0,25=4,55кВА
Расход электроэнергии для заварки 4-го шва:
,
где kи=0,55-0,7[1, с.148]
.
Расход электроэнергии для заварки подварочного шва:
,
где kи=0,55-0,7[1, с.148]
Расход электроэнергии для прихваток:
,
.
Суммарный расход электроэнергии:
ΣQэ=Qэ.полн.+Qэ.пр.полн.+Qэ.полн.п.ш.=4,3+0,48+0,25=5,03кВА
7 ТЕХНОЛОГИЯ СБОРКИ И СВАРКИ
Технологическая схема сборочно-сварочных операций приведена на третьем листе графической части курсового проекта.
Конструкция "Опора средняя" изготавливается методом постепенного наращивания, то есть сварка производится после сборки отдельных узлов.
Вначале на сборочный стенд устанавливается лист поз.2 (см. лист 3 графической части курсового проекта), к нему устанавливается боковой лист поз.4. После этого осуществляется прихватка бокового листа к нижнему листу полуавтоматической сваркой в среде защитных газов проволокой Св-08ГСМТ длина прихваток 20мм через расстояния 140мм. Площадь наплавленного металла Fн=20мм2. После прихватки осуществляется полуавтоматическая сварка узла (шов №1- Т1-Δ10) в среде защитных газов по ГОСТ 14771-76 проволокой Св-08ГСМТ диаметром 1,6мм. Сварка выполняется полуавтоматом ПДГ-421У3 на следующем режиме: Iсв=320А, Uд=34В, Vсв=24м/ч. На следующем этапе сборки устанавливаются ребра поз.3 на раннее собранный и сваренный узел с помощью пневмоприжимов и упоров. На месте шва №4 производится прихватка полуавтоматической сваркой по ГОСТ 14771-76 проволокой Св-08Г2С, длина прихваток 25мм через расстояния 100мм. Площадь наплавленного металла Fн=25мм2. После прихватки производится полуавтоматическая сварка подварочного шва №4 (Т7) в нижнем и вертикальном положении по ГОСТ 14771-76 проволокой диаметром 1,6мм Св-08Г2С на Iсв=200А, Uд=29В, Vсв=36м/ч, а затем сварка основного шва Т7 (сварка корневого шва + 2 прохода). После каждого прохода необходимо производить зачистку поверхности шва от шлаковой корки. Аналогично производится прихватка и сварка шва №3 (Т6) на таких же режимах.
После этого производится установка и фиксация нижних ребер поз.1 на раннее собранный и сваренный узел и осуществляется прихватка в месте шва №2 (Т3-Δ8) полуавтоматом ПДГ-421 У3 по ГОСТ 14771-76 проволокой диаметром 1,6мм, длина прихваток 20мм через расстояния 140мм. Площадь наплавленного металла Fн=26мм2. После прихваток производится автоматическая сварка под слоем флюса АН-15 по ГОСТ 8713-79 проволокой диаметром 3мм Св-18ХГС. Режим сварки: Iсв =350А, Uд=31В, Vсв=13м/ч.
В данном случае такая последовательность сборки и сварки выбрана во избежание сварочных деформаций, перекосов, усадки, трещин, и т.д.
8 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПОВЫШЕНИЮ СТОЙКОСТИ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ К ПОРО- И ТРЕЩИНООБРАЗОВАНИЮ.
Повышение содержания углерода в наплавленном металле увеличивает его склонность к образованию холодных трещин, а при его содержании более 0,15% необходимо применять специальные меры, во избежание возникновения трещин.
При сварке данных сталей особых сложностей в целях избежания горячих трещин не возникает, это достигается низким содержанием углерода в металле шва, легирование металла шва и основного металла карбидообразующими элементами: хромом, а также взаимодействующих с серой марганцем. Это достигается за счёт применения сварочных материалов с низким содержанием углерода и вредных примесей серы, а также содержащие необходимые легирующие элементы.
Холодные трещины являются наиболее распространенным дефектом при сварке данных сталей. Их образование связывают как с наличием водорода в металле шва, так и с процессом мартенситного превращения в металле шва и околошовной зоне.
С целью борьбы с образованием закалочных структур в металле шва и околошовной зоне предусмотрено низкое содержание в шве углерода, способствующего увеличению прочности металла и повышению практической скорости охлаждения металла и образованию мартенсита. С целью снижения скорости охлаждения металла ниже критической для конструкции предусмотрен предварительный и сопутствующий подогрев. Также необходимо применять термообработку в период от момента окончания сварки до момента, пока еще холодные трещины не образовались. Отпуск производится высокий. Водород, содержащийся в металле шва, кроме повышения склонности к холодным трещинам существенно повышает его пористость. Поэтому необходимо особое внимание уделять защите металла шва от растворения в нём водорода. Основными способами ограничения поступления водорода и водяного пара в зону сварки является очистка свариваемых кромок от ржавчины, влаги, масла, краски и других водородосодержащих веществ. При низкой температуре кромки следует очищать от инея и влаги, просушивать. Сварочную проволоку следует очищать от смазки при её волочении и других загрязнений. Защитный газ необходимо применять с пониженным содержанием влаги. Флюс должен быть хорошо прокален.
Азот также оказывает существенное влияние на пористость шва. Растворение азота в металле ограничивает применение газовой или шлаковой защиты зоны сварки от доступа воздуха. Содержание азота в основном металле и сварочной проволоке не должно превышать допустимого, быть минимальным.
Одной из основных задач предотвращения порообразования и раскисления сварочной ванны является предупреждение образования в металле шва окиси углерода.
С этой целью в сварочную проволоку предусмотрено введение раскислителей кремния и марганца, образующих твердые или жидкие окислы, соединяясь с кислородом, эти элементы тормозят реакции образования окиси углерода и водяного пара.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК
1. "Справочное пособие по нормированию материалов и электроэнергии для сварочной техники"-Юрьев В.П.,М-Машиностроение-1972,52с.
2. "Технология и оборудование сварки плавлением"-Акулов А.И.,М-машиностроение-1977,432с.
3. "Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением".Под редакцией акад. Б.Е. Патона, Машиностроение-1974,768с.
4. "Сварка разнородных сталей"-Закс И.С.-Л:.Машиностроение,1973.208с.
1
7
Документ
Категория
Рефераты
Просмотров
216
Размер файла
588 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа