Технологія та устаткування зварювання тиском

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти та науки України

Національний технічний університет України

Київський Політехнічний Інститут

Кафедра зварювального виробництва

Курсова робота

«Технологія та устаткування зварювання тиском»

студента ІV-курсу,

групи ЗВ-з01 варіант №1

Лободенко Олексія Олександровича

Викладач: Пахаренко В

Київ - 2014

Зміст

Вступ

1. Аналіз матеріалу, що зварюється

2. Основні теорії способу зварювання

3. Технологічний процес виготовлення зварного з'єднання

4. Розрахунок основних параметрів режиму зварювання

5. Циклограми основних параметрів режиму зварювання

6. Зварювальне обладнання та його характеристики

Висновок

Література

Вступ

Метою даної роботи є отримання і закріплення системи знань, умінь та практичних навичок в галузі фізики утворення зварних з'єднань при різних способах зварювання тиском, технології зварювання різних груп матеріалів, конструктивних особливостей обладнання для зварювання тиском у цілому та основних його вузлів і систем, методів розрахунку і проектування базових агрегатів цього обладнання.

1. Аналіз матеріалу, що зварюється

Таблиця 1.1 Хімічний склад Сталь 40 за ГОСТ 1050 - 88

Таблиця 1.2 Механічні властивості при Т=20oС Сталь 40

Таблиця 1.3 Фізичні властивості Сталь 40

Таблиця 1.4 Конструкційні елементи зварного з'єднання

2. Основні теорії способу зварювання

Рис. 2.1 Етапи утворення з'єднання при точковому зварюванні

Перший етап: починається з прикладання зусилля до деталей, що викликає пластичну деформацію мікронерівностей у контактах деталь-деталь та електрод-деталь. Потім вмикається зварювальний струм, метал нагрівається, вирівнюється мікрорельєф, руйнуються поверхневі плівки, формується електричний контакт. Нагрітий метал, деформуючись, утворює у зазорі між деталями ущільнюючий поясок.

Другий етап: пов'язаний з розплавленням металу та утворенням ядра. З часом проходження струму ядро збільшується до максимальних розмірів, відбувається перемішування розплаву, подрібнення та руйнування оксидних плівок, які розподіляються в об'ємі рідкого металу ядра. Цьому сприяє дія електродинамічних сил, яка інтенсифікує процес перемішування ядра та його складових у випадку зварювання різнорідних металів. Закінчується процес утворення металічних зв'язків у рідкій фазі. У випадку рельєфного зварювання в кінці цього етапу має місце майже повна осадка рельєфу.

Третій етап: починається з моменту вимкнення струму. Рідкий метал ядра охолоджується внаслідок відведення тепла в електроди і в деталі, що зварюються, та кристалізується. Виникають залишкові напруження, як результат зменшення об'єму металу при охолодженні. Після закінчення цього етапу при точковому та рельєфному зварюванні знімають зусилля стиснення електродів.

Для отримання наступного з'єднання цикл повторюють.

Нагрівання та плавлення металу деталей, що зварюються, відбуваються внаслідок виділення теплоти на електричних опорах при проходженні через них електричного струму. Повна кількість теплоти, яка виділяється:

де - теплота, що витрачається на нагрів метала в зоні зварювання.

- втрати, внаслідок теплопровідності в оточуючий металл.

- втратии, внаслідок теплопровідності в електроди.

3. Технологічний процес виготовлення зварного з'єднання

При підготовці поверхонь до контактного зварювання повинні виконуватися три основних вимоги: у контактах електрод-деталь повинне бути забезпечене як можна менший електричний опір Rе-Д --> min), у контакті деталь-деталь опір повинне бути однаковим по всій площі контакту. Поверхні деталей, що сполучаються, повинні бути рівними, площини їхнього стику при зварюванні повинні збігатися.

Вибір конкретного способу підготовки поверхонь визначається матеріалом деталей, вихідним станом їхніх поверхонь, характером виробництва. Для штучного й дрібносерійного виробництва необхідно передбачити операції виправлення, рихтування, знежирення, травлення або зачищення, механічної обробки. В умовах крупносерійного й масового виробництва, де забезпечується висока якість вихідних матеріалів у заготівельному й штампопресовому виробництвах, підготовку поверхонь перед зварюванням можна не робити. Виключення становлять деталі з алюмінієвих сплавів, що вимагають обробки поверхні не раніше чим за 10 год до зварювання. точковий зварювання конструктивний з'єднання

Критерієм якості підготовки поверхні є величина контактних опорів Rе-Д і Rд-д. Для їхнього виміру деталі затискають між електродами зварювальної машини, але зварювальний струм не включають. Опір вимірюють мікроомметром за допомогою щупів. Для сталей опір більше 200 мкОм свідчить про погану якість поверхні. Високе Rе-Д приводить до перегріву електродів і подплавленню поверхні деталей, внаслідок чого відбувається зовнішній і внутрішній виплеск металу й утвориться надмірна вм'ятина під електродами.

Виконується зварювання з забезпеченням розмірів основних конструктивних елементів, розрахованих в табл.1.4.

Основні дефекти зварних з'єднань при точковому й шовному зварюванні - це непровар, занижений розмір литого ядра, тріщини, рихлоти й усадочні раковини в литому ядрі й виплеск, що може бути зовнішнім, з-під контакту електрод - деталь, і внутрішнім, з-під контакту між деталями. Причини цих дефектів - недостатнє або надлишкове нагрівання зони зварювання через погану підготовку поверхонь і поганого складання деталей або через неправильно обрані параметри режиму зварювання.

Контролюють якість контактного зварювання найчастіше зовнішнім оглядом, а також будь-якими методами неруйнуючого контролю. Складність контролю полягає в тому, що цими методами непровар не виявляється, тому що поверхні деталей щильно притиснуті друг до друга, у їхньому контакті утвориться "склейка", що проникають випромінювання, магнітне поле й ультразвук не відбиваються й не послабляються.

Найбільш оперативний метод контролю - руйнування контрольних зразків у лещатах молотком і зубилом. Якщо непровару немає, руйнування відбувається по цілому металу однієї з деталей.

Ще можна виміряти діаметр литого ядра при точковому й шовному зварюванні.

4. Розрахунок основних параметрів режиму зварювання

За методикою розрахуємо основні параметри режиму зварювання деталей з сталь 40. Визначимо силу зварювального струму, враховуючи наступні параметри режиму:

1. I св - сварочный струм, кА

2. t св - час зварювання, с

3. Fсв - зварювальне зусилля, кН

4. tп - час паузи, с

5. усікнений конус - форма контактної поверхні електрода.

Розрахуємо ці параметри для заданої товщини =2 мм, диаметр рабочей поверхности электрода - 7 мм [2, стр.104, табл.3.6]:

tсв=(0.10.3)=(0.10.3)1.7=(0.170.51)

Принимаем tсв=0.33 с. (Сверено для режима А с [2, стр.89, табл.3.3])

с,

где - время сварки;

- время сжатия;

- время проковки;

- время паузы

Fсв=1.3(150250) =1.3(150250)2=331,5552,5 даН

Принимаем Fсв=450 даН [2, стр.104, табл.3.6]

Для сварки выбираем электродный материал марки БрХ-07:

Средняя теплоемкость - сэм=0.45кДж/(кг0С).

Плотность - эм=8900 кг/м3

Температуропроводность - а эм=8.9610-5 м2/с.

Сопротивление места сварки в конце нагрева рассчитываем при условии:

dэ=dя=dк.кон,

мкОм (5) где - по кривой приведенной в [1,стр.16, рис.11.б].

- коэффициент, учитывающий неравномерность нагрева пластин (для стали).

По [ 2, стр.18, табл.1.2.] 2Rд.кон=115 мкОм

Расчет тепловых затрат по формулам:

где - теплота, расходующаяся на нагрев металла в зоне сварки.

- потери, вследствие теплопроводности в окружающий металл.

- потери, вследствие теплопроводности в электроды.

где ;

;

- учитывает неравномерность распределения температуры по ширине кольца;

- коэффициент, учитывающий форму электродов (для цилиндрического электрода)

Силу сварочного тока (действующее значение) рассчитываем по закону Джоуля-Ленца.

где - коэффициент, учитывающий изменение сопротивления во время сварки для низкоуглеродистых сталей.

Общая сила тока с учетом вторичной цепи с учетом тока шунтирования при минимальном допустимом шаге между точками =0,02 м.

,

где ,

- общее сопротивление шунта;

t - среднее удельное сопротивление шунта;

Безразмерный параметр зависит от соотношений и , где b - токопроводящая ширина, определяется по формуле:

.

Тогда и

По графику «Шунтирование тока при точечной сварке» [1, рис.64, стр.96] определяем

Сравнивая полученные значения с табличными [2, стр.104, табл.3.6.] окончательно принимаем следующие параметры режима сварки:

.

5. Циклограми основних параметрів режиму зварювання

Рис. 5.1 Циклограми процесу зварювання

6. Зварювальне обладнання та його характеристики

У відповідності до розрахованого режиму зварювання (п.5) обираємо зварювальну машину МТ-2103-1, яка працює від мережі з напругою 380В, частотой 50 Гц.

Зварювальні машини характеризуються электричними и механічними технічними и технологічними параметрами:

1. Электричні - максимальна сила вторинного струму, максимальна потужність, тривалість включення , номинальна вторична напруга і границі її регулювання (кількість ступеней), вид навантажувальної характеристики.

2. Механичні - номінальне и максимальне зусилля.

Технічні характеристики МТ-2103-1 наведено в таблиці 6.1

Таблиця 6.1 - Техничні характеристики точечної машины МТ-2103-1.

Висновок

У цій курсовій роботі ми навчилися теоретичним шляхом умінь в галузі фізики утворення зварних з'єднань при контактному точковому зварюванні, технології зварювання середньо вуглецевої сталі, конструктивних особливостей обладнання для виконання такого типу зварного з'єднання у цілому та основних його вузлів і систем, методів розрахунку і проектування базових агрегатів цього обладнання.

Література

1. Гуляев А.И. «Технология и оборудование контактной сварки».- М:Машиностроение, 1985.

2. Орлов Б.Д. «Технология и оборудование контактной сварки». - М:Машиностроение, 1986.

3. Рыськова З.А. «Трансформаторы для электрической контактной сварки». - Л:Энергоиздат,1990.

4. Красовский А.И. «Основы проектирования сварочных цехов». - М:Машиностроение,1980.

Размещено на Allbest.ru