close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

СП 4

код для вставкиСкачать
Министерство Образования и науки Украины
Донбасская государственная машиностроительная академия
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
К курсовой работе по дисциплине:
"Сварка плавлением"
Выполнил:
Студентка группы СП-99-1 Кирпитнёва В.В. Руководитель: Цветков А.И.
Краматорск 2003
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 17
5. Расчёт расхода сварочных материалов 19
6. Расчёт расхода электроэнергии 23
7.Технология сборки и сварки 24
8. Технологические рекомендации по повышению стойкости сварных соединений к поро- и трещинообразованию 25
Список литературы 26СП01.КР01.000 00 ПЗИз.Лис.№ докум.Подп.Дат.Разраб.КирпитнёваТехнологический процесс сборки и сварки трубыЛит.ЛистЛистовПров.Цветков А.И.у326ДГМА СП-99-1Н.Конт
1 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.
15Х1МФ-сталь хромомолибденовая. С повышением содержания Мо повышаются прочностные свойства стали. Химический состав и механические свойства стали приведены в табл.1.1 и табл.1.2.
Таблица 1.1- Химический состав стали 15Х1МФ
стальС,%Мn,%Si,%Сr,%Мо,%V,%SPне более15Х1МФ0,1-0,160,4-0,70,17-0,371,1-1,40,9-1,10,2-0,350,0250,025Таблица 1.2- Механические свойства стали 15Х1МФ
Стальσт, Н/ммσв, Н/ммδ,%Ψ,%ан, Нм/смНВОптимальная обработка15Х1МФ47365325,767,7174175Нормализация при 1020-1050ºС, отпуск при 730-760ºС Это низколегированная теплоустойчивая сталь, она обладает повышенной прочностью при высоких температурах и при длительных постоянных нагрузках, а также достаточной жаростойкостью. Прочность при высоких температурах, кроме обычных характеристик (временное сопротивление, предел текучести и др.), оценивается особыми критериями механической прочности в нагретом состоянии. В большинстве случаев жаропрочность определяется величиной предела ползучести и длительной прочностью.
Ползучестью называют способность нагретого до определенной температуры металла постепенно пластически деформироваться (ползти или течь) под воздействием длительных постоянных нагрузок.
Жаростойкость представляет собой способность металлов противостоять химическому разрушению в атмосфере воздуха и коррозионных средах при высоких температурах.
Для повышения жаростойкости стали в её состав вводят легирующие элементы (Мо, W, V), энергично повышающие температуру разупрочнения стали при нагреве. Для обеспечения жаростойкости жаропрочных сталей в их состав вводят хром, образующий плотную защитную плёнку на поверхности металла.
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 15Х1МФ
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:
10ХСНД-низколегированная низкоуглеродистая конструкционная сталь. Относится к хорошо свариваемым сталям.
Химический состав и механические свойства стали приведены в табл.1.3 и табл.1.4.
Таблица 1.3- Химический состав стали 10ХСНД
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 730-760ºСРассчитаем 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:
15Г2АФ- низколегированная низкоуглеродистая сталь на основе нитридного упрочнения с ванадием и азотом. Хорошо сваривается. Этому способствует ограниченная склонность к росту зерна и низкое содержание углерода и легирующих элементов. Всё это уменьшает закаливаемость в околошовной зоне и склонность к образованию трещин в сварных соединениях.
Химический состав и механические свойства стали приведены в табл.1.5 и табл.1.6.
Таблица 1.5- Химический состав стали 15Г2АФ
стальС,%Мn,%Si,%Сr,%Ni,%V,%N,%S,%Cu,%SPне более15Г2АФ0,12-0,181,3-1,70,17-0,37≤0,3≤0,30,08-0,150,015-0,030,04≤0,30,040,035Таблица 1.6- Механические свойства стали 15Г2АФ
Стальσт, Н/ммσв, Н/ммδ,%Ψ,%ан, Нм/смНВОптимальная обработка15Г2АФ47365325,767,7174175Нормализация при 1020-1050ºС, отпуск при 730-760ºСРассчитаем эквивалент углерода для стали 15Г2АФ
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:
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.
Швом №1 и №2 свариваются стали 10ХСНД и 15Х1МФ. 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 15Х1МФ. Для сварки данных сталей необходимо применять сварочную проволоку того же структурного класса, что и основной материал для образования равнопрочного металла шва с основным материалом. Для хромомолибденованадиевой теплоустойчивой стали, кроме обеспечения необходимых механических свойств при температуре +20ºС, требуется гарантировать работоспособность швов при повышенных температурах, для которых предназначена свариваемая сталь. Это требование выполняется тогда когда шов будет легирован в необходимых количествах теми элементами, которые придают стали теплоустойчивость. Это также предупредит развитие диффузионных процессов между металлом шва и основным металлом. Поэтому при выборе сварочных материалов для этой стали 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-08ХГСМФА. При использовании данной сварочной проволоки обеспечивается минимальное содержание углерода в металле шва, за счет его малого содержания углерода 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 ГОСТ2246-70 Св-08ХГСМФА, %
Марка проволокиСMnSiCrNiMoSPдругие элементыне болееСв-08ХГСМФА0,06-0,101,20-1,500,45-0,700,95-1,25≤0,30,50-0,700,0250,0250,20-0,35 V При сварке в качестве защиты сварочной ванны от вредного воздействия атмосферного воздействия атмосферного воздуха используем смесь газов инертного и активного. Для сварки используем смесь газов 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 (более мелкокапельный).
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 меньшее количество влаги, что способствует повышению стойкости металла шва к пористости, а также для получения более лучшей формы шва.
Швом №3 свариваются стали 15Х1МФ+15Х1МФ. Данные стали свариваются ручной дуговой сваркой покрытыми плавящимися электродами. Свариваемые стали относятся к перлитному структурному классу.
Выбирая электроды необходимо учитывать, что стержень электрода должен иметь сниженное количество углерода не более 0,15%. А также в связи с тем, что растворяющийся при сварке в расплавленном металле водород значительно усиливает склонность к образованию холодных трещин в хрупком металле шва и околошовной зоне.
Для ручной дуговой сварки данных сталей необходимо использовать электроды марки ЦЛ-20-63 (тип Э-ХМ-Ф по ГОСТ9467-60) со стержнем из проволоки Св-08ХМФА, которые имеют фтористо-кальцивое покрытие, шлакообразующую основу которого составляет плавиковый шпат (CaF2) и карбонаты кальция и магния (мрамор, мел, магнезит). Газовая защита расплавленного металла обеспечивается за счёт углекислого газа, образующегося при разложении карбонатов. Раскисление металла осуществляется марганцем, кремнием, титаном или алюминием, вводимыми в покрытие в виде ферросплавов или металлических порошков. Главным окислителем при сварке является газовая фаза. Применение активных раскислителей обеспечивает низкое содержание кислорода в жидком металле. Хорошая рафинирующая способность фтористо-кальцивых шлаков, обусловленная их высокой основностью и низкой вязкостью, способствует полному удалению из расплавленного металла продуктов раскисления. Благодаря этому содержание кислорода в металле шва составляет 0,03-0,05%, а количество неметаллических включений не превышает 0,1%. Содержание азота в металле шва при этом находится в пределах 0,01-0,015%. Эти электроды обеспечивают низкое содержание водорода в металле шва. Для предупреждения пористости необходимо сварку производить короткой дугой. Металл шва выполненный электродами данного типа стоек против старения, имеет высокие показатели ударной вязкости, обладает повышенной стойкостью против образования кристаллизационных трещин. Химический состав сварочной проволоки приведен в табл.2.2.
Таблица 2.2-Химический состав сварочной проволоки по ГОСТ2246-70 Св-08ХМФА, %
Марка проволокиСMnSiCrNiMoSPдругие элементыне болееСв-08ХМФА0,06-0,100,35-0,600,12-0,300,9-1,20 ≤0,30,50-0,700,0250,0250,15-0,30 V Легирование металла шва осуществляется как через покрытие, так и через стержень. В связи с наличием структурных превращений и закалочных явлений в основном металле сварку выполняем с предварительным и сопутствующим подогревом изделий до 300ºС. После сварки сварные соединения подвергаются высокому отпуску при температуре 700-740ºС в течении 2-3ч. Швом №4 свариваются стали 15Х1МФ+15Г2АФ. Данные стали свариваются ручной дуговой сваркой покрытыми плавящимися электродами. Свариваемые стали относятся к перлитному структурному классу.
Для ручной дуговой сварки данных сталей необходимо использовать электроды типа Э-ХМ по ГОСТ9467-60 со стержнем из проволоки Св-08ХМ, которые имеют фтористо-кальцивое покрытие, шлакообразующую основу которого составляет плавиковый шпат (CaF2) и карбонаты кальция и магния (мрамор, мел, магнезит). Газовая защита расплавленного металла обеспечивается за счёт углекислого газа, образующегося при разложении карбонатов. Раскисление металла осуществляется марганцем, кремнием, титаном или алюминием, вводимыми в покрытие в виде ферросплавов или металлических порошков. Благодаря этому содержание кислорода в металле шва составляет 0,03-0,05%, а количество неметаллических включений не превышает 0,1%. Содержание азота в металле шва при этом находится в пределах 0,01-0,015%. Эти электроды обеспечивают низкое содержание водорода в металле шва. Для предупреждения пористости необходимо сварку производить короткой дугой. Металл шва выполненный электродами данного типа стоек против старения, имеет высокие показатели ударной вязкости, обладает повышенной стойкостью против образования кристаллизационных трещин. Химический состав сварочной проволоки приведен в табл.2.3.
Таблица 2.3-Химический состав сварочной проволоки по ГОСТ2246-70 Св-08ХМ
Марка проволокиСMnSiCrNiMoSPне болееСв-08ХМ0,06-0,100,35-0,600,12-0,300,9-1,20 ≤0,30,50-0,700,0250,0253 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, катет12, тавровый, односторонний, без скоса кромок; Марки стали:15Х1МФ, 10ХСНД.
Рисунок1-Разделка кромок для шва Т1 по ГОСТ 14771-76
Определяем площадь наплавленного металла по формуле, приведенной в [1,с.95]:
Fн.общ= ,
Площадь наплавленного металла за 1 проход составляет при полуавтоматической сварке 4050мм2, выбираем Fн1пр=42мм2,
зная общую площадь поперечного сечения наплавленного металла и площади поперечного сечения наплавленного при первом и каждом последующем проходах, найдём число проходов:
Задаём диаметр электродной проволоки: dэ.пр.=1,6мм,
В зависимости от dэ.пр. задаём плотность тока j=175А/мм,
зная эти данные находим силу тока:
.
Для принятого диаметра электрода и силы сварочного тока определяем оптимальное напряжение дуги
.
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.
Вылет электрода находится по формуле
L=(812)*dэ=(812)*1,6=12,819,2мм.
Выбираем L=16мм.
Скорость подачи проволоки определяется по формуле
.
Vпр1=Vпр2=418м/ч
Выполнение прихваток:
Fн.прихв.=1/3*Fн.общ=(1/3)*84=28мм2;
;
Lпр=20мм; nпр=4; расстояние между прихватками L=80мм.
Прихватка выполняется полуавтоматической сваркой в СО2 проволокой диаметром 1,6мм Св-08ХГСМФА.
Шов №2:
Способ сварки: полуавтоматическая сварка в защитных газах;
Тип шва:Т6, тавровый, односторонний, со скосом одной кромоки; Марки стали:15Х1МФ, 10ХСНД
Рисунок2-Разделка кромок для шва Т6 по ГОСТ 14771-76
Катет определяем по формуле: к=0,15*s0,5s=0,15*200,5*20=310мм, принимаем к=10мм.
Для выполнения корневого шва принимаем катет к=3мм, при dэ=1,6мм.
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=42мм2.
Площадь наплавленного металла корневого шва составляет:
Fнк ш.=.
Но 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:
Задаём диаметр электродной проволоки: dэ.пр.=1,6мм,
В зависимости от dэ.пр. задаём плотность тока j=190А/мм,
зная эти данные находим силу тока:
.
Для принятого диаметра электрода и силы сварочного тока определяем оптимальное напряжение дуги
.
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.
Вылет электрода находится по формуле
L=(812)*dэ=(812)*1,6=12,819,2мм.
Выбираем L=18мм.
Скорость подачи проволоки определяется по формуле
.
Vпр1=Vпрn=460м/ч.
Для сварки корневого шва находим силу тока
(сила тока будет меньше чем при сварке основного шва во избежание прожога),
Напряжение дуги
,
Скорость сварки может быть определена по формуле
,
Скорость подачи проволоки
Выполнение прихваток: Площадь наплавки принимается Fн.пр.= 25мм2;
Сила тока:
,
Напряжение дуги
,
Скорость сварки ,
.
Lпр=20мм; nпр=4; расстояние между прихватками L=80мм.
Прихватка выполняется полуавтоматической сваркой проволокой Св-08ХГСМФА. диаметром 1,6мм.
Шов№3:
Тип шва:У19тр, угловой, односторонний, со скосом кромок; Марки стали:15Х1МФ, 15Х1МФ.
Рисунок3-Разделка кромок для шва У19 по ГОСТ 16037-80
Принимаем dэ=5мм.
Для сварки корневого шва принимаем катет: к1=3мм (dэ=3мм)
Определяем площадь наплавленного металла по миллиметровке с начерченным на ней, в натуральную величину, шов
Fн.общ.=155мм2 ,
Площадь наплавленного металла за один проход составляет 3040мм2, выбираем Fн1пр=40мм2.
Для сварки корневого шва площадь наплавленного металла составляет:
Fнк1=.
Суммарная площадь наплавленного металла всех проходов составляет:
Fн.пр.=Fн.общ.-Fн1пр=155-24=131мм2
Зная общую площадь поперечного сечения наплавленного металла и площади поперечного сечения наплавленного при каждом последующем проходах, найдём число проходов:
Сила сварочного тока при ручной дуговой сварке может быть определена в зависимости от диаметра электрода и допустимой плотности тока:
,
где j=12,5А/мм2-допускаемая плотность тока, определяется по табл.40 [2,с.182] в зависимости от типа покрытия (фтористо-кальцивое) и диаметра электрода.
Режимы сварки корневого шва будут иные.
где j=13А/мм2-допускаемая плотность тока.
Напряжение дуги при ручной дуговой сварке изменяется в сравнительно узких пределах и при проектировании технологических процессов сварки выбирается на основании рекомендаций паспорта на данную марку электродов.
Принимаем Uд=28В.
Скорость сварки каждого прохода может быть определена по формуле
,
где
н=9 -коэффициент наплавки, приведены в паспорте на электроды;
=7,8-плотность наплавленного металла;
Fн1пр,см2-площадь поперечного сечения наплавленного металла за данный проход.
Скорость сварки для корневого шва определяется как:
Скорость ручной дуговой сварки обычно задаётся и контролируется косвенно по необходимым размерам получаемого шва.
Выполнение прихваток-прихватки рассчитываются аналогично корневому шву.
Fн.пр.= 24мм2;
Iсв=92А;
Uд=28В;
;
Lпр=20мм; nпр=3; расстояние между прихватками L=50мм.
Прихватка выполняется ручной дуговой сваркой электродом диаметром 3мм
ЦЛ-20-63 (тип Э-ХМ-Ф по ГОСТ9467-60) со стержнем из проволоки Св-08ХМФА.
Шов №4:
Способ сварки: ручная дуговая сварка;
Тип шва:У5, угловой, двухсторонний, без скоса кромок; Марки стали:15Х1МФ, 15Г2АФ.
Рисунок4-Разделка кромок для шва У5 по ГОСТ 5264-80
Катет определяем по формуле:
к=0,5*ss=0,5*3030=1530мм, принимаем к=15мм.
Выбираем диаметр электрода в зависимости от катета шва: dэ=5мм.
Для сварки подварочного шва принимаем катет: к1=3мм (dэ=3мм)
Определяем площадь наплавленного металла по формуле, приведенной в [1,с.61]:
Fн.общ.= ,
Площадь наплавленного металла за один проход составляет 3040мм2, выбираем Fн1пр=40мм2.
Для сварки подварочного шва площадь наплавленного металла составляет:
Fнк1=.
Суммарная площадь наплавленного металла всех проходов составляет:
Fн.пр.=Fн.общ.-Fн1пр=137-24=113мм2
Зная общую площадь поперечного сечения наплавленного металла и площади поперечного сечения наплавленного при каждом последующем проходах, найдём число проходов:
Сила сварочного тока при ручной дуговой сварке может быть определена в зависимости от диаметра электрода и допустимой плотности тока:
,
где j=12,5А/мм2-допускаемая плотность тока, определяется по табл.40 [2,с.182] в зависимости от типа покрытия (фтористо-кальцивое) и диаметра электрода.
Режимы сварки подварочного шва будут иные.
где j=13А/мм2-допускаемая плотность тока.
Напряжение дуги при ручной дуговой сварке изменяется в сравнительно узких пределах и при проектировании технологических процессов сварки выбирается на основании рекомендаций паспорта на данную марку электродов.
Принимаем Uд=28В.
Скорость сварки каждого прохода может быть определена по формуле
,
где
н=9-коэффициент наплавки, приведены в паспорте на электроды;
=7,8-плотность наплавленного металла;
Fн1пр,см2-площадь поперечного сечения наплавленного металла за данный проход.
Скорость сварки для подварочного шва определяется как:
Скорость ручной дуговой сварки обычно задаётся и контролируется косвенно по необходимым размерам получаемого шва.
Выполнение прихваток-прихватки рассчитываются аналогично корневому шву.
Fн.пр.=24мм2;
Iсв=92А;
Uд=28В;
;
Lпр=20мм; nпр=3; расстояние между прихватками L=50мм.
Прихватка выполняется ручной дуговой сваркой электродом диаметром 3мм
типа Э-ХМ по ГОСТ9467-60 со стержнем из проволоки Св-08ХМ. 4 ВЫБОР СВАРОЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Выбор сварочного оборудования производится в соответствии с принятыми методами сварки, с учётом габаритов изделия и протяжённости сварных швов, режимов сварки.
Сварные швы №1 и №2 выполняются полуавтоматической сваркой в среде защитных газов по ГОСТ14771-76. 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 Сварные швы №3 и №4 в конструкции выполнены с использованием ручной дуговой сварки по ГОСТ 5264-80. Сварку данных швов выполняют на постоянном токе обратной полярности, поэтому в качестве источника питания, используется источник постоянного тока - сварочный выпрямитель, который подбирается в зависимости от силы сварочного тока необходимого для сварки швов. Для сварки данных швов используется сварочный дуговой выпрямитель ВД-306, обеспечивающий возможность сварки на постоянном токе при номинальной силе тока 315А.
Техническая характеристика выпрямителя приведена в таблице 4.2.
Таблица 4.2-Техническая характеристика выпрямителя ВД-306
№Наименование параметрамиЗначение1Номинальный сварочный ток, А3152Номинальное рабочее напряжение, В333Пределы регулирования тока, А45-3154К.п.д., %725Первичная мощность, кВА216Габариты, мм785*780*7957Масса, кг164
5 РАСЧЁТ РАСХОДА СВАРОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Расход сварочных материалов (электроды, электродная проволока, защитный газ) рассчитывается для каждого типоразмера. Расчет производится для общей длины шва каждого типоразмера в соответствии с рекомендациями [1, с.22].
1.Норма расхода Нэ (кг) покрытых электродов и сварочной проволоки на изделие определяется исходя из длины швов lш (м) и удельной нормы расхода электродов 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 электродов и 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 4-х прихваток;
,
где кр=1,05[1, с.27]
Расчет для 2-го шва Т6:
-длина 2-го шва;
,
где кр=1,05[1, с.27]
Расчет для прихваток:
-длина 4-х прихваток;
,
где кр=1,05[1, с.71]
Расчет для 3-го шва У19:
-длина 3-го шва;
,
где кр=1,49 [1, с.74]
Расчет для прихваток:
-длина 3-х прихваток;
,
где кр=1,46[1, с.74]
Расчет для 4-го шва У5:
-длина 4-го шва;
,
где кр=1,49[1, с.74]
Расчет для подварочного шва:
-длина 4-го шва;
,
где кр=1,49[1, с.74]
Расчет для прихваток:
-длина 3-х прихваток;
,
где кр=1,49[1, с.74]
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.
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=10-15л/мин;
αн=18,6г/Ач;
Расчёт для прихваток:
Расчёт для 2-го шва:
qг=10-15л/мин;
αн=18,6г/Ач;
Расчёт для прихваток:
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.
Расход электроэнергии для заварки 1-го шва:
,
где kи=0,55-0,7[1, с.148]
Расход электроэнергии для заварки 2-го шва:
,
где kи=0,55-0,7[1, с.148]
Расход электроэнергии для заварки 3-го шва:
,
где kи=0,6-0,75[1, с.147]
Расход электроэнергии для заварки 4-го шва:
,
где kи=0,6-0,75[1, с.147]
Расход электроэнергии для заварки подварочного шва:
,
где kи=0,6-0,75[1, с.147]
7 ТЕХНОЛОГИЯ СБОРКИ И СВАРКИ
Конструкция "Труба" изготавливается методом постепенного наращивания, то есть сварка производится после сборки отдельных узлов.
Вначале на сборочный стенд (т.е. на призму) устанавливается труба поз.1 (см. лист1 графической части курсового проекта), на неё надевается левое кольцо поз.2. После этого осуществляется прихватка левого кольца к трубе полуавтоматической сваркой в среде защитных газов проволокой Св-08ХГСМФА, длина прихваток 20мм через расстояния 80мм. Площадь наплавленного металла Fн=28мм2.
После этого на трубу устанавливается правое кольцо, которое прихватывается к ней с помощью полуавтоматической сварки в среде защитных газов проволокой Св-08ХГСМФА диаметром 3мм, длина прихваток 20мм через расстояния 80мм. Площадь наплавленного металла Fн=25мм2.
После прихваток осуществляем полуавтоматическую сварку узлов в среде защитных газов по ГОСТ 14771-76 проволокой Св-08ХГСМФА диаметром 1,6мм сначала кольцевого шва №1- Т1 для левого кольца, а затем кольцевого шва №2-Т6 для правого кольца. Труба вращается с помощью роликового кантователя.
Следующим этапом сборки является сборка и сварка отдельного узла: патрубок поз.3-кольцо поз.4. На сборочно-сварочный стенд вначале устанавливается кольцо, а затем в него вставляется патрубок. На месте шва №4 производится прихватка ручной дуговой сваркой по ГОСТ5264-80 электродом диаметром 3мм типа Э-ХМ по ГОСТ9467-60 со стержнем из проволоки Св-08ХМ, длина прихваток 20мм через расстояния 50мм. Площадь наплавленного металла Fн=24мм2. После прихваток производится ручная дуговая сварка кольцевого шва №4-У5 в нижнем положении по ГОСТ5264-80 электродом диаметром 5мм типа Э-ХМ по ГОСТ9467-60 со стержнем из проволоки Св-08ХМ.
После этого производится установка собранного и сваренного патрубка на раннее собранную и сваренную трубу и осуществляется прихватка в месте шва №3 ручной дуговой сваркой по ГОСТ5264-80 электродом диаметром 3мм ЦЛ-20-63
(тип Э-ХМ-Ф по ГОСТ9467-60) со стержнем из проволоки Св-08ХМФА, длина прихваток 20мм через расстояния 50мм. Площадь наплавленного металла Fн=24мм2. После прихваток производится ручная дуговая сварка кольцевого шва №3-У19 в нижнем положении по ГОСТ5264-80 электродом диаметром 5мм ЦЛ-20-63
(тип Э-ХМ-Ф по ГОСТ9467-60) со стержнем из проволоки Св-08ХМФА.
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.
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.
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.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
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.
2
Документ
Категория
Рефераты
Просмотров
143
Размер файла
482 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа