Расчет режимов ручной электродуговой и автоматической сварки под слоем флюса

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное

Образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Башкирский государственный университет»

Инженерный факультет

Кафедра технические машины и оборудование

Курсовая работа

по дисциплине: «Технология сварочного производства»

на тему: Расчет режимов ручной электродуговой и автоматической сварки под слоем флюса

Выполнил студент:

Павлов В.Е.

Проверила:

доцент Павлова О.В.

Уфа 2013

Задание

Расчитать режимы ручной, электро-дуговой и автоматической сварки под слоем флюса для стыковых, угловых, нахлесточных, тавровых соединений, для углеродистой стали.

Исходные данные

Толщина металла -7 мм

Углеродистая сталь

Содержание

Введение

1. Общие сведения о сварке

2. Сварочная дуга и ее характеристики

3. Ручная дуговая сварка плавящимся электродом

4. Автоматическая сварка под слоем флюса

5. Выбор флюса и электродной проволоки

6. Требования к источникам питания

7. Расчет режимов ручной электродуговой сварки

7.1 Выбор электрода

7.2 Подбор силы тока и диаметра электрода

7.3 Расчет производительности сварки

7.4 Выбор разделок кромок деталей под сварку и расчет расхода

электрода

8. Расчет режимов автоматической сварки под слоем флюса

9. Методы контроля свариваемых соединений

10. Техника безопасности при проведении сварочных работ

Список литературы

Приложение

Введение

В настоящее время нет ни одной стройки, ни одного предприятия строительной индустрии и промышленности, где бы не применялась сварка.

Широкое применение сварки в строительстве и не предприятиях строительной индустрии объясняется ее технико-экономическими преимуществами по сравнению с другими способами соединения металлических заготовок и деталей. Сварка как высоко производительный способ изготовления неразъемных соединений также находит широкое применение при изготовлении металлургического, кузнечно-прессового, химического и энергетического оборудования, в сельскохозяйственном и тракторном машиностроении. В мировой практике даже были осуществлены научные эксперименты по выполнению сварочных работ в космическом пространстве. сварка деталь электрод

Создание новых способов сварки вносит существенные изменения в технологические процессы различных отраслей промышленности. Способ электрошлаковой сварки позволяет упростить технологию изготовления крупных отливок и поковок, а также становится возможным получение крупногабаритных поковок без увеличения мощности кузнечно-прессового оборудования, крупногабаритных отливок без увеличения емкости плавильных агрегатов .

Сварка является таким же необходимым технологическим процессом, как обработка металлов резанием, огневая резка металлов, пайка, литье, ковка, штамповка. Она часто конкурирует с этими процессами, а в ряде случаев и вытесняет их. Сваркой можно изготовлять любые крупные сварно-литые и сварно-кованные детали, которые невозможно отлить или отковать цельными.

Экономия металла, ускорение производственного процесса, снижение стоимости продукции и высокое качество сварных соединений сделали сварку прогрессивным технологическим процессом. Например, при замене клепаных конструкций сварными расход металла сокращается на 15 - 30 %. Сварка позволяет получать более рациональные конструкции, используя различные профили проката. Стоимость сварных конструкций значительно снижается, так как уменьшается трудоемкость таких подготовительных работ, как резка, пробивка или сверление отверстий, чеканка.

Некоторые литые изделия можно заменить более легкими сварными; при этом экономия металла может достигать 40 - 50 % массы изделия.

Изготовление, монтаж металлических и сборных железобетонных конструкций и сооружений во многих случаях неразрывно связаны с применением различных сварочных процессов .

Сварка осуществима на земле, под водой и в космосе. Современные авиации, строительство, машиностроение, электроника уже просто немыслимы без сварки. В судостроении, например, использование сварки вместо клепа позволило сократить цикл строительства судов в 5 - 10 раз и на 20 - 25 % снизить их металлоемкость. В строительстве предварительная подготовка крупных сварных блоков и их последующая сборка и сварка на монтаже в 2 - 3 раза ускоряет сооружение мостов, крупных резервуаров, цементных печей, нефтеперерабатывающих установок, доменных печей. Сейчас практически все строительные металлоконструкции - сварные. Применение сварки позволяет более эффективно использовать прокат, поковки и отливки в конструкциях. Поэтому на изготовление сварных конструкций расходуется около половины выплавляемой стали, и, судя по прогнозам, в будущем роль сварки не уменьшится.

В данной курсовой работе будут рассмотрены два вида сварки: ручная электродуговая сварка и автоматическая сварка под слоем флюса. Описаны теоретические основы этих способов сварки и проведены практические расчеты режимов сварки стыковых, угловых, тавровых соединений, подобраны типы сварочного оборудования, присадочные материалы, флюсы, электроды и другое для материала Сталь 3 ГОСТ 380-71, лист толщиной 7 мм.

1. Общие сведения о сварке

Сваркой называют процесс получения неразъемного соединения в результате возникновения атомно-молекулярных связей между соединяемыми деталями. Сварные соединения можно получить двумя принципиально разными путями - сваркой плавлением и сваркой давлением.

При сварке плавлением атомно-молекулярные связи между деталями создают, оплавляя их примыкающие кромки, так, чтобы получилась смачивающая их общая ванна. Эта ванна затвердевает при охлаждении и соединяет детали в единое целое. Как правило, в присадочную ванну вводят дополнительный (присадочный) металл, чтобы полностью заполнить зазор между деталями, но возможна сварка и без него .

При сварке давлением обязательным является совместная пластическая деформация деталей сжатием зоны соединения. Этим обеспечивается очистка свариваемых поверхностей от пленок загрязнений, изменение их рельефа и образование атомно-молекулярных связей. Пластической деформации обычно предшествует нагрев, так как с ростом температуры уменьшается значение деформации, необходимой для сварки, и повышается пластичность металлов. В некоторых случаях сварка давлением осуществима и без нагрева (например, алюминий и медь). Существуют и комбинированные процессы, когда металл доводят до расплавления и обжимают зону сварки (например, при точечной контактной сварке).

Нагрев свариваемых деталей осуществляют разными способами: электрической дугой, газокислородным пламенем, прямым пропусканием тока, лазером и т.д. По-разному обеспечиваются защита зоны сварки от воздействия воздуха и ее принудительная деформация. Отсюда - многообразие технологических процессов.

Сварка применяется практически во всех областях техники. Сваривают не только металлы, но также стекло, некоторые виды керамики и пластмасс и разнородные материалы. Несмотря на успехи в разработке новых способов сварки, доминирующее положение в производстве занимает дуговая сварка. На нее приходится более 60% всего объема сварочных работ. Пока еще нет другого способа, который по своей универсальности и простоте мог бы конкурировать с дуговой сваркой .

2. Сварочная дуга и ее характеристики

Сварочной дугой называется мощный электрический разряд между электродами, находящимися в среде ионизированных газов и паров. Дуга, электрически не связанная со свариваемым изделием, называется дугой косвенного действия или независимой дугой. Изделие в этом случае нагревается главным образом излучением столба дуги. Процесс нагрева легко регулировать, приближая или отодвигая дугу от изделия, но удельная мощность нагрева невелика - до 103 Вт/см2, как при газовой сварке. Поэтому нагрев независимой дугой относительно медленный, мягкий. Для сварки независимую дугу сейчас почти не применяют. При всех основных способах сварки используют дугу между электродом и изделием, когда изделие нагревается главным образом в результате бомбардировки электрически заряженными частицами. Такую дугу называют дугой прямого действия или зависимой дугой. Удельная мощность нагрева поверхности при ее использовании велика - от 103 до 105 Вт/см2. Поэтому металл плавится быстрее, и зона нагрева около места сварки получается меньше, чем при сварке независимой дугой .

Электроды при сварке дугой прямого действия бывают плавящимися и неплавящимися. Плавящийся металлический электрод (стальной, алюминиевый и др.) является и присадочным материалом, из которого, в значительной степени, состоит металл шва. Неплавящиеся электроды -- угольные и вольфрамовые -- не принимают участия в образовании металла шва. Если же нужен присадочный материал, то его вводят в дугу сбоку в виде проволоки или прутка.

Силу тока при сварке дугой прямого действия варьируют в пределах I -- 3000А, напряжение дуги -- 10 - 50 В. При этом диаметр пятна нагрева можно изменять от 1 мм до нескольких сантиметров, а мощность -- от 0,01 до 150 кВт. Такой широкий диапазон мощностей позволяет применять дугу для сварки металлов малых и больших толщин .

Напряжение на дуге равно сумме падений напряжений в трех ее основных областях:

Uд =Uк +Uс +UА =f (Lд)	(2.1)

где Uд- напряжение на дуге, В;

Uк - падение напряжения на катоде, В;

Uc - падение напряжения в столбе дуги, В;

UA - падение напряжения на аноде, В;

Lд - сила тока в дуге.

При ручной и автоматической сварке под слоем флюса напряжение на дуге не зависит от силы тока. В этом случае с достаточной точностью статическая характеристика может быть выражена уравнением :

Uд = а+b*Lд	(2.2)

где Lд - длина дуги, мм;

а, b - постоянные коэффициенты, зависящие от свойств материала электродов, давления и свойств газовой среды.

Таким образом, напряжение не будет зависеть от длины столба дуги.

Сварочная дуга переменного тока, вследствие того, что мгновенные значения переменного тока 100 раз в секунду переходят через нуль, получается менее стабильной и менее устойчивой. В каждый полупериод дуга угасает и вновь зажигается через некоторый промежуток времени. Время восстановления дуги снижается при повышении напряжения холостого хода и при использовании повышенных частот.

Напряжение зажигания электрической дуги и напряжение горения дуги зависят также от способа защиты дуги от окружающей среды. Так для сварки открытой дугой напряжение зажигания и напряжение горения дуги имеют следующую зависимость :

.	(2.3)

При сварке на больших силах тока под слоем флюса напряжение зажигания почти равно напряжению горения дуги .

3. Ручная дуговая сварка плавящимся электродом

Ручная дуговая сварка плавящимися электродами -- самый распространенный способ дуговой сварки. Дуга горит между изделием и электродом длиной несколько дециметров, закрепленном в электрододержателе, который держит в руке сварщик. Все операции по зажиганию дуги, перемещению ее относительно изделия и подаче электрода выполняет сварщик, манипулируя электрододержателем. Сварка выполнима во всех пространственных положениях. Необходимое для сварки оборудование -- источник питания дуги, электрододержатель, гибкие провода и маска или щиток для защиты лица сварщика от излучения, искр и брызг. Сварщик может отходить от источника питания на расстояние до 30 - 50 м, при большем расстоянии велика потеря напряжения в проводах. Стали, чугуны и многие цветные металлы можно сваривать на одном и том же оборудовании, меняя только марку электрода.

Электрод представляет собой стержень из проволоки, покрытый слоем смеси порошков со связующим веществом. Толщина слоя покрытия обычно 1 -3 мм, один конец электрода на 30 - 40 мм очищен от покрытия для закрепления в электрододержатель и подвода тока. Покрытие на стержень наносят, как правило, опрессовкой, в некоторых случаях -- окунанием .

При ручной дуговой сварке плавящимся электродом металл шва состоит главным образом из материала электрода. Поэтому характеристики электрода оказывают решающее влияние на качество шва. Электрод должен обеспечивать получение наплавленного металла с требуемыми прочностными и другими эксплуатационными характеристиками (например, коррозионной стойкостью). Кроме того, он должен иметь приемлемые сварочно-технологические свойства. К ним относятся устойчивость горения дуги, возможность сварки в различных пространственных положениях, отсутствие трещин и пор в шве, легкость очистки шва от шлака, производительность. Все характеристики электрода определяются составом покрытия стержня и толщиной покрытия.

Длину электродов лимитирует их нагрев проходящим током: чем длиннее электрод, тем больше его электросопротивление и выделение тепла. Чрезмерный нагрев покрытия приводит к ухудшению качества шва, поэтому электроды малого диаметра короче. Кроме того, слишком длинным электродом сварщику неудобно манипулировать .

В процессе сварки по мере плавления стержня электрода покрытие расплавляется и создает шлак или газ, защищающий сварочную ванну от контакта с воздухом. Кроме того, в покрытие входят компоненты, стабилизирующие горение дуги, раскисляющие и легирующие металл швы.

В качестве шлако- и газообразующих компонентов используют мрамор, мел, плавиковый шпат, рутил, целлюлозу и др. Связующим в большинстве электродов является жидкое стекло (силикат натрия или калия). Стабилизаторами дуги служат вещества, содержащие щелочные и щелочноземельные металлы, т.е. элементы, понижающие потенциал ионизации дугового газа. В качестве раскислителей и легирующих добавок используют порошки соответствующих ферросплавов, лигатур и чистых металлов. Многие составляющие покрытий выполняют сразу несколько функций. Например, мрамор -- это шлако- и газообразующее вещество и стабилизатор дуги, жидкое стекло -- связка, шлакообразующее и стабилизатор, а алюминобариевая лигатура -- раскислитель и стабилизатор.

Легирующие элементы можно вводить в наплавленный металл, воспользовавшись стержнем из легированной проволоки или через покрытие Количество легирующих, вводимых через покрытие, может быть довольно большим. Так, электродами марки Т590 со стержнем из нелегированной низкоуглеродистой стали наплавляют чугун, содержащий примерно 3% С, 22% Сг, 2% Si, 1,5% Мn, 1% В -- в сумме около 30% элементов, введенных через покрытие Это делает ручную сварку очень гибким процессом, пригодным для изготовления конструкций из большинства сплавов .

При ручной дуговой сварке регламентируют только два параметра режима -- диаметр электрода и сварочный ток. Длина дуги составляет обычно 0,5 - 1,1 от диаметра электрода и задается вручную сварщиком. Лучшее качество сварки обеспечивает короткая дуга. Напряжение дуги зависит от марки электрода и свариваемой стали, а также от длины дуги. Диаметр электрода выбирают по толщине свариваемых изделий, руководствуясь следующими примерными соотношениями указанными в таблице 1.

Таблица 1 - Соотношение толщины листа и диаметра электрода

Толщина листов, мм	1--2	3	4--5	6--12	? 13
Диаметр электрода, мм	2	3	3--4	4--5	5

Сварочный ток указывается в паспорте на марку электрода. Ориентировочно, его определяют по формуле :

I = (20 ч 50) d	(3.1)

где I -- ток, A;

d -- диаметр электрода, мм.

Оптимальный сварочный ток зависит не только от диаметра электрода, но и от скорости перемещения электрода, положения шва в пространстве и других факторов. Поэтому ток корректируют практическим путем.

Основным видом соединений при дуговой сварке является стыковое.

Главная трудность выполнения стыкового соединения -- формирование обратной стороны шва. Неправильный выбор режима сварки может привести либо к наплыву и даже к прожогу, т.е. к вытеканию жидкого металла, либо к непровару, т.е. к проплавлению не на всю толщину. Непровар является острым концентратором напряжений и резко снижает прочность соединения, особенно при переменных перегрузках. Чтобы предотвратить прожоги при сварке тонкого листа, часто делают отбортовку и сваривают отогнутые кромки.

Сварку угловых и тавровых соединений тоже выполняют с разделкой кромок, когда необходимо обеспечить полный провар. Виды разделки аналогичны применяемым при стыковой сварке .

4. Автоматическая сварка под слоем флюса

Сварка под флюсом -- самый старый способ механизированной дуговой сварки. Ее осуществляют автоматами или шланговыми полуавтоматами голой сплошной проволокой. Зону стыка перед дугой засыпают слоем флюса толщиной до нескольких сантиметров. Дуга горит под слоем флюса и не видна, поэтому процесс иногда называют сваркой закрытой дугой. Часть флюса плавится и образуется шлак, защищающий жидкий металл от воздуха. Толщина слоя шлака значительно больше, чем при ручной сварке, поэтому качество защиты лучше.

По технологии изготовления флюсы подразделяют на плавленые и керамические. Плавленые флюсы получают расплавлением соответствующих шихт в электрических и пламенных печах и их последующей грануляцией. Керамические флюсы представляют собой гранулированные смеси порошков на связке.

Основными компонентами плавленых флюсов для сталей являются различные оксиды и плавиковый шпат. Плавленые флюсы обеспечивают защиту сварочной ванны от воздуха, стабилизацию сварочной дуги и раскисление металла шва.

Керамические флюсы более разнообразны по составу. Наряду с рудоминеральными веществами в них можно вводить ферросплавы, углеродистые и другие вещества. Они не взаимодействуют между собой до сварки. Это позволяет с помощью керамических флюсов легировать металл и проводить металлургическую обработку расплавленного металла, улучшающую качество шва. Недостатками керамических флюсов по сравнению с плавлеными является их большая гигроскопичность и меньшая прочность гранул. Состав наплавленного металла при сварке под керамическим флюсом больше зависит от режима. Однако в ряде случаев керамические флюсы незаменимы, в частности, когда предъявляются особо высокие требования по ударной вязкости при низких температурах, стойкости против образования пор и трещин, легкой отделимости шлаковой корки. Объем производства керамических флюсов уступает плавленым, но быстро растет год от года.

Сварка под флюсом по сравнению с ручной дуговой сваркой имеет ряд преимуществ:

1. Более экономична. Экономичность процесса обусловлена сокращением расхода электродного металла за счет уменьшения расхода электродной проволоки на угар, разбрызгивание;

2. Обеспечивает более стабильное высокое качество соединений, снижением расхода электроэнергии на 30 - 40 % и уменьшением затрат труда на разделку кромок;

3. Производительность сварки под флюсом в 5 - 20 раз выше, чем ручной дуговой, за счет глубокого проплавления основного металла. Производительность автоматической сварки при токе 550А порядка 9 кг/ч, при больших токах она достигает 20 кг/ч и больше. Производительность полуавтоматической сварки обычно 8--12 кг/ч. Фактический коэффициент загрузки полуавтомата примерно 0,5 и соответственно фактическая производительность 4 - 6 кг/ч;

4. Позволяет значительно увеличить мощность дуги (до 150 кВт и более);

5. Улучшены прочностные свойства;

6. Позволяет получить более чистый проплавленный металл, в связи с более полной защитой расплавленной ванны и лучшей металлургической обработкой расплавленного металла шлака;

7. Полная автоматизация процесса сварки.

Недостатком процесса является повышенная жидкотекучесть металла и флюса. Поэтому сварка возможна только в нижнем положении при отклонении шва от горизонтали не более 10 - 15°. Невозможность визуального наблюдения за образованием шва затрудняет управление процессом и сварку швов сложной конфигурации .

Режимы сварки под флюсом, особенно проволокой большого диаметра, соответствуют горизонтальным и реже началу восходящего участка статической характеристики дуги. Поэтому мощные трансформаторы для сварки под флюсом имеют падающие внешние характеристики.

5. Выбор флюса и электродной проволоки

Необходимый состав металла шва можно получить при соответствующем выборе состава флюса и электродной проволоки, а также режимов сварки, определяющих долю основного металла в металле шва. В процессе образования шва, кроме расплавленных флюса и металла, участвуют газы.

Сварочные проволоки для сварки стали маркируют аналогично качественным и легированным сталям с буквами «Св» впереди. Например: Св-08, Св-01Х19Н9 .

В результате взаимодействия в сварочной зоне металла, флюса и газов образуется сварной шов, металл которого имеет определенный химический состав, во многом предопределяющий его свойства. В связи с этим к сварочным флюсам предъявляют ряд требований:

1. Устойчивость процесса сварки;

2. Отсутствие горячих трещин и пор в сварном шве;

3. Высокие механические свойства металла шва;

4. Легкую отделимость шлаковой корки;

5. Хорошее формирование шва;

6. Отсутствие выделения вредных газов при сварке.

При сварке углеродистых сталей применяют в основном две системы флюсов и электродной проволоки. Первая система - марганцевый высококремнистый флюс в сочетании с низкоуглеродистой или марганцевой электродной проволокой. Вторая система - безмарганцевый высококремнистый флюс в сочетании с высокомарганцевой проволокой. При этих системах легирование металла шва кремнием достигают за счет флюса, легирование марганцем - за счет или флюса (первая система), или электродной проволоки (вторая система).

Для сварки малоуглеродистых сталей подходит первая система. Выбираем электрод из сварочной проволоки Св-08А ГОСТ 2246-70, флюс марки АН-348А. Форму и разделку кромок выбираем по ГОСТ 8713-70.

При толщине листа до 20 мм сварка в стык производится с одной стороны на магнитном стенде с флюсовой подушкой без разделки кромок с зазором от 0 - 3 мм .

6. Требования к источникам питания

Источники питания сварочной дуги должны обеспечивать возможность настройки различных режимов сварки, которая заключается в установлении оптимальной величины силы тока при заданном напряжении дуги. Для этой цели источник должен иметь регулярное устройство, обеспечивающее получение в определенном диапазоне регулирования несколько внешних характеристик, которые должны обеспечивать устойчивое горение дуги при заданном напряжении и силе тока.

Каждый источник питания рассчитывают на определенную нагрузку, при которой он работает, не перегреваясь выше допустимых норм.

Режим работы характеризуется отношением длительности сварки к сумме длительности сварки и холостого хода, выраженной в процентах :

	(6.1)

где - время сварки;

- время пауз.

За номинальный режим работы однопостовых сварочных генераторов, трансформаторов и выпрямителе принят режим при ПР = 65% или 60% и многопостовых источников питания при ПР = 100% .

7. Расчет режимов ручной электродуговой сварки

Исходные даны для расчетов

Сталь 3 ГОСТ 380-71

Толщина листа s = 7 мм.

Описание свойств стали

Данная сталь малоуглеродистая относится к первой группе сталей - хорошо сваривающиеся. Сварка может быть выполнена по обычной технологии, т.е. без подогрева до сварки и в процессе сварки и без последующей термообработки. Условия сварки нормальные.

7.1 Выбор электрода

Выбираем плавящийся электрод для малоуглеродистой стали УОНИ-13/45-Э42А-d-Ф по ГОСТ 9466-75.

УОНИ-13/45 - марка электрода для сварки на постоянном токе обратной полярности (электрод является анодом);

Э42А - электрод металлический для дуговой сварки конструкционных сталей;

42 - минимальный гарантируемый предел прочности металла шва в кгс/мм2;

А - гарантируется получение повышенных пластических свойств металла шва и вязкость;

d - диаметр электрода, который будет подобран ниже;

Ф - фтористокальциевый тип покрытия, имеющий в качестве основы фтористый кальций (плавиковый шпат) и карбонаты кальция (мрамор, мел).

Сварку электродами с фтористокальциевым покрытием осуществляют на постоянном токе при обратно полярности. Вследствие малой склонности металла шва к образованию кристаллизационных и холодных трещин электроды с этим покрытием используют для сварки больших сечений .

Материал электрода сварочной проволоки Св-08Г2С ГОСТ 2246-70. Материал присадочной проволоки Св-08Г2С ГОСТ 2246-70.

Принимаем коэффициент наплавки 8,5 г/Ач.

7.2 Подбор силы тока и диаметра электрода

Силу сварочного тока выбирают в зависимости от марки и диаметра электрода, при этом учитывают положение шва в пространстве, вид соединения, толщину металла и химически состав, температуру окружающей среды. При учете всех факторов необходимо стремиться работать на максимально возможно силе тока .

Для подбора силы тока используем зависимость :

	(7.1)

Принимаем = 5 мм.

А.

Для таврового соединения силу тока принимаем на 10% выше, чем для сварки встык :

	(7.2)

А.

Напряжение дуги зависит от длины дуги и определяется по формуле :

	(7.3)

где б - коэффициент, характеризующий падение напряжения на стальных электродах (б = 10ч12);

в - коэффициент, характеризующий падение напряжения на 1 мм длины столба дуги (в =2ч2,5).

Таким образом, при длине дуги = 6 мм, напряжение дуги будет равным:

В.

7.3 Расчет производительности сварки

Основными величинами, характеризующими процесс сварки и наплавки, являются коэффициенты расплавления , наплавки и потерь . От их величины в значительной степени зависит производительность сварки.

Коэффициент наплавки определен выше при выборе электрода. Коэффициент расплавления на 3 - 5 г/Ач больше коэффициента наплавки, так как часть расплавленного электродного металла теряется на окисление, испарение и разбрызгивание. Рассчитываем коэффициент расплавления по формуле :

	(7.4)

г/Ач.

Коэффициент наплавки характеризует производительность процесса сварки и наплавки. Чем больше величина , тем больше производительность сварки.

Производительность сварки определяем по формуле :

	(7.5)

г/ч

Коэффициент потерь определяется по формуле :

	(7.6)

%.

7.4 Выбор разделок кромок деталей под сварку и расчет расхода электрода

Способ разделки кромок выбираем по ГОСТ 5264-80.

1. Для стыкового соединения выбираем шов С5 с параметрами: s = 7 мм, s1 = 7мм, е = 20 мм, g = 2 мм, b = 1 мм.

Определим площадь сварного стыкового шва при длине шва L1 = 90 мм по формуле :

	(7.7)

мм2.

Определяем объем наплавленного металла по формуле :

	(7.8)

см3.

Массу наплавленного металла при плотности г = 7,8 г/см3 определим по формуле :

	(7.9)

г.

Определим основное время сварки стыкового шва по формуле :

	(7.10)

ч.

Определим скорость сварки по формуле :

	(7.11)

м/ч.

Коэффициент расхода электродов с толстой обмазкой с учетом потерь на огарки, разбрызгивание, угар металла и массу шлака принимаем КЭ = 1,6.

Определим расход электродов по формуле :

	(7.12)

г.

2. Для таврового соединения выбираем шов Т6 с параметрами: bТ = 1 мм, kТ = 6 мм.

Определим площадь сварного шва по формуле :

	(7.13)

мм2.

Объем наплавленного металла при длине сварного шва L2 = 90 мм :

	(7.14)

см3.

Массу наплавленного металла при плотности г = 7,8 г/см3 определяем по формуле :

	(7.15)

г.

Определим основное время сварки таврового шва :

	(7.16)

ч.

Скорость сварки определим по формуле :

	(7.17)

м/ч.

Расход электродов определяем по формуле :

	(7.18)

г.

3. Для углового соединения выбираем шов У6 с параметрами: bУ = 1 мм, еУ = 20 мм, gУ = 1 мм.

Определим площадь сварного углового шва при длине шва L3 = 90 мм по формуле :

	(7.19)

мм2.

Определим объем наплавленного металла по формуле :

	(7.20)

см3.

Массу наплавленного металла при плотности г = 7,8 г/см3 определяем по формуле :

	(7.21)

г.

Определим основное время сварки углового шва:

	(7.22)

ч.

Скорость сварки определим по формуле:

	(7.23)

м/ч.

Расход электродов определяем по формуле :

	(7.24)

г.

8. Расчет режимов автоматической сварки под слоем флюса

Принимаем диаметр электрода dЭ = 5 мм.

Высоту проплавления при односторонней сварке принимаем hПР = 0,8s мм.

1. По ГОСТ 8713-79 Сварка под флюсом. Соединения сварные.

Выбираем стыковое соединение С4 без раздела кромок.

Коэффициент пропорциональности, зависящий от рода тока и полярности, диаметра электрода, а также от марки флюса, принимаем К = 1 для сварки переменным током .

Силу тока определим по формуле :

	(8.1)

А.

2. Определим плотность тока по формуле :

	(8.2)

А/мм2.

3. Для определения скорости подачи электродной проволоки принимаем коэффициент расплавления в зависимости от силы сварочного тока для стыкового соединения КР = 12,5 г/Ач :

	(8.3)

м/мин.

4. Площадь наплавленного металла определим из сборочного чертежа :

	(8.4)

мм2.

5. Площадь проплавленного металла :

	(8.5)

мм2.

6. По скорости подачи электродной проволоки определим скорость сварки стыкового шва:

	(8.6)

м/ч.

Такое значение скорости сварки является оптимальным для образования хорошего грибовидного шва.

7. Напряжение на дуге зависит от силы сварочного тока, диаметра электродной проволоки, марки флюса и других параметров. Принимаем напряжение при сварке стыкового соединения UДС = 32 В.

По выбранным параметрам режимов определяем действительную площадь провара стыкового соединения при коэффициенте проплавления зПР = 0,1 :

	(8.7)

мм2.

8. Норму времени на автоматическую сварку определим по тому же методу, что и при ручной дуговой сварке.

При длине шва l = 40 мм время сварки определим по формуле :

	(8.8)

мин.

9. Расход электродов равен :

	(8.9)

г.

9. Методы контроля сварных соединений

Контроль качества сварочных работ начинается еще до того, как сварщик приступил к сварке изделия. При этом проверяют качество основного металла, сварочных материалов (электродов, сварочной проволоки, флюса и т.д.), заготовок, поступающих на сборку, состояние сварочной аппаратуры и качество сборки, а также квалификацию сварщиков. Все эти мероприятия носят название предварительного контроля .

В процессе сварки проверяют внешний вид шва, его геометрические размеры, производят обмер изделия, осуществляют постоянное наблюдение за исправностью сварочной аппаратуры, наблюдают за выполнением технологического процесса. Таким образом осуществляется текущий контроль.

При контроле качества сварных соединений в готовом изделии применяют следующие способы выявления дефектов:

1. Внешний осмотр и проверка размеров шва. Выявляют подрезы, раковины, свищи, трещины, поры, незаплавленные кратеры, неравномерность шва и несоответствие размеров.

2. Механические и технологические испытания свойств наплавленного металла и сварного соединения. К механическим относят гидравлическое испытание, которое применяют для аппаратуры, работающей под давлением. Испытание сжатым воздухом проводят с целью определения плотности прочности изделия.

3. Керосиновая проба. При этом способе одну сторону соединения покрывают мелом, а другую керосином. При наличии дефектов сварки керосин смачивает мел.

4. Рентгеновское просвечивание шва. Это просвечивание основано на различном поглощении лучей металлом и неметаллическими веществами; при этом обнаруживают поры, раковины, трещины, непровары, шлаковые включения.

5. Ультразвуковой метод основан на способности различных сред по-разному отражать ультразвуковые колебания; при нем выявляют дефекты в свариваемом шве в виде неметаллических включений для деталей толщиной до 5 мм.

6. Магнитные методы основаны на рассеивании магнитных потоков в дефектных местах изделия и позволяют выявить мелкие трещины и поры шва.

7. Испытание аммиаком. Полые изделия заполняют сжатым воздухом с добавлением 1% аммиака, а швы обертывают бумагой, пропитанной 50%-ым раствором азотнокислой ртути. При наличии неплотности на бумаге появляются черные пятна.

8. Люминесцентный метод контроля. Деталь погружают на 20 - 30 мин. в смесь керосина и масла, а затем вытирают насухо и погружают в порошок магнезии, прилипающей местах появления масла (над трещинами)

9. Металлографические исследования. Определяют макро- и микроструктуру металла, а также поры, трещины, раковины, непровары, пережог, перегрев, нитриды и другие дефекты сварного шва.

Вид контроля качества готового изделия выбирают в зависимости от назначения изделия и требований, которые предъявляются к этому изделию техническими условиями и ГОСТ .

10. Техника безопасности при проведении сварочных работ

При ручной электродуговой сварке несчастные случаи могут быть в результате поражения электрическим током, светового излучения дуги, а также в результате ожогов каплями металла и шлака.

В результате действия электрического тока на организм могут быть повреждены нервная система или кожный покров. Характер и степень поражения зависят от величины силы тока и сопротивления тела человека. Сила тока до 0,002А переносится безболезненно, а 0,05 А - является опасной. Чем выше напряжение и ниже сопротивлении, тем сильнее будет поражение током. При работах внутри резервуаров рабочего снабжают резиновым шлемом для защиты головы от случайных прикосновений к металлическим частям, находящимся под напряжением. Электродержатель должен иметь механическую или электрическую блокировку, исключающую смену электрода при не выключенном токе.

Электрическая дуга ослепляюще действует на глаза сварщика и других близко находящихся людей. Кроме того, в спектре дуги содержатся невидимые ультрафиолетовые и инфракрасные лучи, вызывающие воспаление слизистой оболочки глаз и ожоги кожи. Для защиты лица и глаз сварщики применяют щитки или маски (ГОСТ 1361-69) со специальными светофильтрами.

Для предохранения от ожогов каплями металла или шлака сварщик должен иметь спецодежду из трудно воспламеняющегося материала, рукавицы, берет и плотно зашнурованную обувь.

При работе подвесных автоматов и тракторов питание током осуществляется перемещающимися проводами, кроме того, напряжение в цепях автоматической аппаратуры выше, чем при ручной электродуговой сварке, поэтому все неподвижные провода заключают в металлические трубки, а подвижные - резиновые рукава, обшитые брезентом или обмотанные в два слоя прорезиненной лентой.

Все части автоматов должны быть заземлены, болтовые и контактные соединения плотно зажаты, а наконечники залужены.

Также необходимо следить за исправностью вентиляции .

Список литературы

1. Технология металлов и сварка. Учебник для вузов. Под ред. П.И. Полухина. - М.: Высш. Школа, - 1977

2. Технология металлов и материаловедение. Кнорозов Б.В., Усова Л.Ф., Третьяков А.В. и др. - М.: Металлургия, 1987. - 800 с.

3. Гуревич С.М. Справочник по сварке цветных металлов. - Киев: Наукова думка, 1981. - 608 с.

4. Китаев А.М., Китаев Я.А. Справочная книга сварщика. - М.: Машиностроение, 1985. - 257 с.

5. Свецинский В.Г., Галинич В.И., Кушнерев Д.М., Суптель А.М. Сварочные материалы для механизированных способов дуговой сварки. - М.: Машиностроение, 1983. - 102 с.

6. Технология и оборудование контактной сварки. / Под ред. Орлова Б.Д. - М.: Машиностроение, 1985. - 536 с.

7. Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением / Под ред. Б.Е. Патона. - М.: Машиностроение, 1974. - 768 с.

8. Справочник сварщика. Под ред. Степанова В.В. - М.: Машиностроение, - 1975. - 520 с.

9. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. - М.: Машиностроение, 1992

10. Справочник рабочего-сварщика. Под ред. Степанова В.В. - М.: Машгиз, 1961

11. ГОСТ5264-78 Ручная электродуговая сварка. Соединение сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.

12. ГОСТ 8713-70 Сварка под флюсом. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.

13. ГОСТ 11533-80 Автоматическая и полуавтоматическая сварка под флюсом. Сварные соединения под острым и тупым углами. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.

14. Технология сварочного производства. Методическое указание к лабораторным работам. - Уфа: РИО БашГУ. - 2004, 16 с.

15. Методические указания по выполнению курсового и дипломного проектирования. - М.: РЗИТЛП, 2000

Формат	Зона	Поз.	Обозначение	Наименование	Кол.	Прим.
				Документация
				Сборочный чертеж
				Пояснительная записка
				Детали
		1		Плита	1
		2		Плита	1
		3		Плита	1
Формат	Зона	Поз.	Обозначение	Наименование	Кол.	Прим.
				Документация
				Сборочный чертеж
				Пояснительная записка
				Детали
		1		Основание	1
		2		Ребро	1
		3		Плита	1
		4		Упор	1

Размещено на Allbest.ru