Стикове зварювання стержнів арматури

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Зміст

Вступ

1. Аналітичний розділ

1.1 Характеристика конструкцій вибору

1.2 Спосіб зварювання

1.3 Характеристика матеріалу вибору

1.4 Підготовка деталей під зварювання

1.5 Операції після стикового зварювання

2. Технологічний розділ

2.1 Розрахунок параметрів режиму зварювання

2.2 Розрахунок вторинного контуру

2.2.1 Знаходимо ефективний опір

2.2.2 Знаходимо індуктивний опір

2.3 Розрахункові струми первинної обмотки по ступенях вибір перерізів дротів

2.4 Розрахунковий струм вторинної обмотки і вибір її перерізу

2.5 Розрахунок сердечника

2.6 Розподіл первинної обмотки по котушках і вибір розмірів дротів і вторинного витках

2.7 Конструктивне розташування котушок в вікні і їх зварювання

2.8 Маса активних матеріалів

2.9 Розрахунок магнітного кола

2.10 Витрати в обмотках трансформатора

2.11.Тепловий розрахунок зварювальних трансформаторів

3. Техніка безпеки

Список використаної літератури

Вступ

В даному курсовому проекті розглядається питання розроблення технологічного процесу для стикового зварювання стержнів арматури.

Стикове зварювання-це процес нероз'ємного з'єднання деталей з пластичним деформуванням або повзучістю металу в площині з'єднання при утворенні між деталями міжатомних зв'язком.

Контактне стикове зварювання - спосіб з'єднання деталей по всій поверхні стикання з місцевим нагрівом струмом, що протікає через них, і пластичним деформуванням - осадною. Зусилля усадним може прикладатися до початку нагріву, одночасно з ним, а також після нього.

При зварюванні опором струм протікає через попередню стиснуті торці, нагріваючи широку зону металу, що зменшується з пониженням тиску. Стискання здійснюється з постійним або різко зростаючим до кінця нагріву тиском, який змінюється після відключення струму.

Машини для стикового зварювання знайшли широке використання для з'єднання деталей із мало-вуглецевої і легованої сталі, кольорових металів і їх сплавів. З допомогою стикового зварювання з'єднання деталі з перерізом від сотих деталей до декількох тисяч квадратних міліметрів.

Широко використовується стикове зварювання при виробництві ланцюгів, в прокатному виробництві для зварювання в стик полос і листів, при виготовленні автомобільних коліс, в інструментальному виробництві, для зварювання труб в котельному виробництві, зварювання залізничних рейсів і в багатьох інших випадках.

1. Аналітичний розділ

Для виготовлення каркасу з арматури найдоцільніше використовувати стикове зварювання арматури.

1.1 Характеристика конструкції виробу

По завданню необхідно розробити конструкцію, технологію та обладнання для стикового зварювання арматури. Матеріал виробу - сталь БСт3сп. Діаметр стержня 8 мм.

1.2 Спосіб зварювання

Для деталей діаметром 8 мм доцільно використовувати стикове зварювання опором. При цьому зварювання струм протікає через попередньо стиснуті торці, нагріваючи їх. Під дією зусилля стискання відбувається зварне з'єднання.

Велику увагу приділяють центрування торців і вибору оптимальної довжини для забезпечення як відповідної жорсткості при усадці, так і мінімального вибору теплоти в електродах. Арматуру малого діаметру зварюють на жорстких режимах, що забезпечує тепловиділення в вузьких зонах. При цьому різко зменшується вплив теплофізичних процесів, властивості металу на нагрів і розвиток дифузійних процесів, покращуються умови утворення зв'язків.

1.3 Характеристика матеріалу вибору

Низьковуглецева спокійна сталь групи Б постачається з гарантованим хімічним складом, сталь підлягає гарячій обробці.

Спокійна сталь розкислена марганцем, кремнієм і алюмінієм.

Низько вуглецева сталь БСт3сп відрізняється відсутністю елементів, що утворюють тугоплавкі оксиди, мало чуттєві до термомеханічного циклу зварювання, мають такі механічні властивості:

, С0	G,	С,	p0,	j ,
1530	0,38…0,42	0,46	13	7800

В складі сталі БСт3сп входять 0,14…0,22C;0,40-0,65% Mn; не більше 0.045%S; і 0,055% P.

1.4 Підготовка деталей під зварювання

Я вибрав конусне заготовлення деталей під зварювання..

Підготовка до зварювання деталей виключає їх раціональне конструювання і обробку, а також часто зачистку на ділянках струмо-підводу з перегріву. Кінці деталей підготовляють до зварювання гарячою і холодною висадкою або механічною обробкою.

Добра обробка, потрібна для зварювання опором досягається на токарних і рідше на фрезерних станка. Надійний електричний контакт губок з деталями досягається їх зачисткою. При поганій зачистці деталей і губок збільшується опір і витрати потужності, а зварювальний струм зменшується, що часто знижує якість з'єднання. Ржавчину і окалину інколи знімають в 20% розчині Н₂SO₄ з добавками порошку на ультразвукових установках.

1.5 Операції після стикового зварювання

Після зварювання знімають грат, інколи і можливе утворення зони зварювання шва. При невеликих компактних перерізах деталей грат і потовщення знімають в зварювальній машині при нагрітому металі спеціальними стальними ножами, на метало-ріжучих станках, спеціальним роз'ємними кільцями з встановленими в них обертаючих металорізальних інструментів.

1.6 Висновок

Для виготовлення каркасу з арматури я використовую стикове зварювання опором. Я вибрав конусне заготовлення деталей.

2. Технологічний розділ

стикове зварювання стержень арматура

2.1 Розрахунок параметрів режиму зварювання

Дана сталь БСт3пс має такі фізичні властивості:

с= 460 ;

г=7800 ;

л=3842 ;

с=1310^-8 Омм;

б=0,7;

Т_пл=1803 К;

m₀=29310^-3 ;

Малюнок а):Циклорама зварювання

Розраховую зварювальний струм.

T₁+T₂=T=0.8T_пл

Т₁=; (1) T₂=; (2)

q_к=;

I=; (3)

t=0.8 с; j=160 А/мм²; l₀=4 мм.-орієнтовані значення для стикового зварювання опором даної сталі площою перетину 50,24 мм².(d=8 мм).

=;

k=;

r_к=(56)10³ Ом;

R_k=; де ;

P_н=20*. ;

Отже:

I= (4)

Приймаю І=1900 А.

Малюнок 1.Циклограма підігріву.

Параметри режиму зварювання:

І=1900 А; t_зв=0,8 с.

2.2 Розрахунок вторинного контуру

I₂=I_2н(vПВ/100)=1900*(v20/100)=849,7 А.

Приймаємо I₂=850 А.

2.2.1 Знаходимо активний опір

1.Гнучка шина, матеріал - мідь МГМ,(фольга),охолодження водяне,

j=2,5…4 А/мм²; р=0,0175 ;

q=850/2/5=340 мм².

k_ф=35/10=3.5.

r=k_фр()=3,50,0175(0,5/340)=90 .

2.Плита, матеріал - мідь тонколистова М1, охолодження повітряне;

j=1.8…2.2 ; p=.(5)

g==472 мм.

=.

r=

3.Нерухомі контакти мають опір (2…3).

r=2.56=15 мкОм.

Отже, повний активний опір

R_в=902+18.56+15=306 мкОм.

Приймаємо R_в=300 .

2.2.2 Знаходимо індуктивний опір

b=590 мм.

b=140 мм.

b=112 мм.

Отже, повний індуктивний опір:

(6)

2 спосіб:

площа контуру,м².

.

3 спосіб:

сумарна довжина всіх елементів, см.

22

Отже, повний індуктивний опір:

(7)

Опори трансформатора:

Знаходимо еквівалентний опір.

(8)

Знаходимо повний опір:



(9)

Приймаємо z=430 мкОм.

Напруга:

Приймаємо, що значення U₂₀=0.8 B і I_2Н=1900 А трансформатор забезпечує на передостанньому ступені.

Потужність: P=UI=0.81900=1520 ВА.

ККД:

Коефіцієнт потужності:

а)при робочому режимі:

б)при короткому замиканні: cos

2.3 Розрахункові струми первинної обмотки по ступенях і вибір перерізів дротів

Технічне завдання

I_2Н=1900 А; U_20min=0.48 B; U_20min U₂₀0.81.2=0.96 В.

n=8; номінальна ступінь - 7-а; U₁=360 B; f=50 Гц; ПВ=20%;

Трансформатор броньового типу; сердечник шихтований матеріал обмоток - мідь; охолодження: а)вторинної обмотки- водяне, протічне; б)сердечника- звичайне не повітряне; клас ізоляції В.; включаючи простір - тиристорний проривник з РЦС-403.

Електричний розрахунок

Приймаємо

Визначаємо

(10).

Секціонуємо первинну обмотку по схемі №4. Приймає число витків одної частини першої секції -

?

Складаємо електричну схему первинної обмотки:

(11).

Коефіцієнт трансформації:

. (12).

Коефіцієнт

(13)

(14).

Розрахунковий струм:

(15).

Розрахункові величини струменів по всіх вписуємо в таблицю. Визначаємо найбільші струми для кожної секції первинної обмотки: а)секція 1 розрахована на 2 А; б)секція 2 на 1 А; в) секція 3 на 1.2 А. Розрахункові струми для кожної секції первинної обмотки вписуємо в таблицю.

Для ізоляції класу Б задаємо густину струму j₁=1.3

Потрібні перерізи мідного дроту:

Для секції 1:

(16).

:

Сумарний переріз дроту первинної обмотки

Розрахунковий струм вторинної обмотки на номінальний ступені:

По завданню вторинний виток- мідний з водяним охолодженням

2.4 Розрахунковий струм вторинної обмотки і вибір її перерізу

Переріз вторинного витка

(17).

Сумарний переріз обмоток

(18).

Розраховуємо наступні розміри №1: радіальний розмір А_К1=218.14 мм²; осьовий розмір а_к1=19.5 мм; внутрішній по ширині Б=74 мм; Ж=11 мм; Внутрішній розмір по довжині B=115 мм. Радіус заокруглення кутів R=10 мм; Кількість котушок №1 рівні двом.

Вибір дроту для котушок №2 проводимо аналогічно:

(19).

Беремо так як провід тонкий і добра ізоляція.

Попередня ширина

Так як котушок первинної обмотки чотири, то число дисків повинно бути два. Попередній переріз кожного диска

В відповідності, радіальна ширина диска разом з трубкою буде:

Попередня товщина диска

Вибираємо товщину диска

2.5 Розрахунок сердечника

Сердечник розраховується для номінальної ступені.

Для розміщення обмоток площею 1273 мм² потрібна площа вікна коло 3400 мм². Так як даний трансформатор призначений для серійної машини, то бажано, щоб пластини сердечника задовільнили всім вимоги. Всі розміри вибраних пластин дані на малюнку 1.

Малюнок 1.

По рекомендаціям в якості матеріалу сердечника беремо електротехнічну сталь марки Є11 товщиною б=0.5 мм.

По таблиці для номінальної ступені беремо індукцію в сердечнику В=1.2Т.

Активний переріз сердечника.

0.003. (20).

Коефіцієнт заповнення сердечника.

(21).

Повний переріз сердечника.

(22).

Трансформатор броньового типу, і оптимальна величина перерізу сердечника до середнього стержня. Потрібна товщина набору.

(23).

Беремо h=90 мм і наносимо розмір на малюнок 1.

Уточнений активний переріз сердечника і індукції на сьомій ступені:

Число листів двох пакетів сердечника

2.6 Розподіл первинної обмотки по котушках і вибір дротів і вторинного витка

Розподіляємо обмотку по котушках наступним чином:

а)54 витки першої секції вкладаємо в одну котушку, отримуємо дві котушки №1 з числом витків б)витки третьої секції вкладаємо в дві котушки №2 по 216 витків в кожній. Таким чином, всю первинну обмотку вкладаємо в чотири котушки.

Вибираємо розміри обмоченою мідного дроту. Так як 54 і 108 витків будуть вкладені в одну котушку, то при виборі розмірів дротів необхідно слідкувати, щоб розмір б був однаковий, а різні перерізі підбирають за рахунок розміру а. Крім того, конструктивною дві дані котушки повинні бути виконанні так, щоб витки кожної секції були розташовані однаково в кожній із котушок: якщо 54 витків однієї котушки знаходиться внизу, а 108- вверху, то і друга котушка повинна бути виконання то і друга котушка повинна бути виконання точно таким же способом.

Товщина ізольованого мідного дроту одного витка:

(24).

Приблизна товщина дроту.

Густина струму для обмоток 1-ї і 2-ї секції котушки №1:

Радіальна ширина диска К=52-6=46 мм.

Переріз вторинного витка q₂=2*5*46=460 мм².

Уточнена густина струму j₂=850/460=1.8 A/мм².

2.7 Конструктивне розташування котушок і вікні і їх з єднання

Розміщуємо котушки первинної обмотки в вікні і складаємо схему їх з єднання. Перевіряємо, чи зайде вся обмотка в вікно по висоті (89 мм) і буде чи достатній зазор між котушечними групами. Ізоляційна шайба між котушкою і диском - із скло товщиною 1 мм кількість шайб 4 (рівне числу котушок).

Сумарний зазор в вікні.

Розподіляємо цей зазор наступним чином: для зазору між ярмом і крайніми котушками по 5 мм, тобто 2,один зазор між котушечними групами

Вибираємо тип перемкача, струмо-ведучі частини якого повинні бути розраховані на тривалій струм.

2А. Переключення ступенів можна проводити пакетним переключателем, а можна і серійного типу ПШ-200-8. Складаємо схему з єднання котушок. Маємо: дві котушки №1 має чотири виводи(H1-K1;H2-K2) і котушка №1-2-три виводи (H1-(K1+H2)-K2)-H1-0-K2) (в цій котушці К1 і Н2 з єднаються всередині і на переключатель йде один вивід).

Розраховуємо дві котушки №1 і з єднаються з секцією 1 котушки №1-2 через переключатель ступенів, секція 2 котушки №1-1 з єднаються послідовно з секцією 3.

Для котушок №1 розміри виводів для 1-й і 2-ї секції беремо одинакові, розрахункові на більший струм тобто на 2А. Задаємся густиною струму Переріз виводу:

Від котушки №1-1 повинно зробити 4 виводи, від котушки №1-2-3 виводи. Якщо розташувати виводи в один ряд, то вивід буде дуже вузький. Тому вивід К2 розташовуємо з торця котушки, як показано на малюнок 2.

Тоді:

(26).

Двостороння товщина ізоляція рівна 2 мм, і ширина голого виводу

Уточнюємо розміри виводу по ГОСТ 434-71. Беремо ПММ (провід мідний м'ягкий) з розмірами Уточнена густина струму j=1.43

Для котушок №2 беремо той же вивід, тобто

Потрібно зазори між котушечними групами

Що не перебільшує допустимого (10 мм).

2.8 Маса активних матеріалів

Маса сердечника

(27).

Середня довжина витка котушки №1 а)54 витків першої секції, зложеної знизу(малюнок 3, а).

б)108 витків другої секції, вкладеної зверху

в)цілої котушки №1

Малюнок 3.

Середня довжина витка котушок №2 (малюнок 3б).

Маса котушки №1

(28).

Маса котушки №2

(29)

Маса первинної обмотки

(30).

Розміри диска вибираємо за формулою:

Л=69 мм, С=41 мм, Р=110 мм, П=69 мм.

Маса двох дисків

2.9 Розрахунок магнітного кола

Втрати холостого ходу трансформатора:

а)на номінальний ступені при

б) На останній ступені при

Середня довжина магнітної лінії.

L=389мм=0.39м=3.9см.

Сумарна м.р.с. необхідна для створення магнітного потоку в сталі сердечника і повітряних зазорів для номінальної ступені:

Величинаструму холостого ходу в процентах від номінального розрахункового , що менше 60% і задовольняє ГОСТ297-73.

Струм холостого ходу на останній ступені при В=0.83Т.

2.10 Втрати в обмотках трансформатора

Омічний опір 54 витків котушки №1:

Омічний опір 108 витків котушки №1:

Омічний опір котушки №2:

Омічний опір диска вторинного витка:

Ом.

Омічний опір первинної обмотки на номінальний (сьомій) ступені:

Омічний опір первинної обмотки на третій ступені:

Для котушки №1:

=1.29 =29%.

Для котушки №2:

Активний опір 54 витків

Активний опір 108 витків

Активний опір котушки №2

Активний опір одного диска вторинного витка:

Втрати в котушці №1 первинної обмотки, що відповідають розрахунковим значенням струмів:

- втрати в 108 витках секції котушки №1.

Тут 1.312 і 1.097 - коефіцієнт переведення активного опору і вторинного обмотки до робочої температури.

2.11 Тепловий розрахунок зварювальних трансформаторів

Поверхня опору котушок первинної обмотки з дисками вторинного витка для котушки №1.

Питомий тепловий потік від дроту котушки №1 до диска вторинної обмотки для котушки №1

Для котушки №2

Із цих розрахунків випливає, що найбільший перепад температури від дроту до диска буде в котушках №2, визначаємо найбільший питомий тепловий потік, тому визначаємо температуру нагріву котушок №2. При розрахунку приймаємо, що потік охолодженої води направлений від 1 котушечної групи до 2 розраховані нам котушки №2 розташовані в 1 і в 2 котушечних групах.

Середнє перевищення температури охолоджуючої води при проходженні її по 1 котушечній групі:

Розхід охолоджуючої води приймаємо рівним Q=120 л/год=0.036 т/с.

Швидкість витікання води:

V==0.94 м/с.

Отже, коефіцієнт тепловіддачі:

.

Середня температура

Площа внутрішньої поверхня охолоджуючої трубки одного диску

Де довжина трубки одного диску l=1м

Перепад температури між диском і котушкою №2 групи 2:

Температура нагріву дроту котушки №2

що не перевищує допустимих значень.

3. Техніка безпеки

Основні підприємства по техніці безпеки при контактному зварюванні з можливим враженням оператора електричним струмом, а також первиною напругою трансформатора. Тому необхідно виконувати слідуючі пправила:

- під час роботи двері машини і шафи управління повині бути закриті;

- блокуючі пристрої та прилади повині бути справними;

- підлога перед машиною повинна бути застелена гумовим ковриком;

- при зачисці і зміні електродів, встановлені вузлів в контур необхідно дотримуватись правил безпеки для уникнення випадків переміщення електродів і травм руки;

- корпус машини повинен бути заземлений.

Висновок

В даному курсовому проекті розглядається питання розроблення технологічного процесу для стикового зварювання стержнів арматури.

Стикове зварювання не потребує робітників високої кваліфікації із високою підготовкою.

Машини для стикового зварювання знайшли широке використання для з'єднання деталей із мало-вуглецевої і легованої сталі, кольорових металів і їх сплавів. З допомогою стикового зварювання з'єднання деталі з перерізом від сотих деталей до декількох тисяч квадратних міліметрів.

На підставі отриманих електротехнічних розрахунків проведена конструктивна проробка зварювального трансформатора за електричними та магнітними параметрами.

Розроблений загальний технологічний процес виготовлення виробу та наведенні способи оцінки якості зварного виробу.

Величина струму І=1900 А;

Час зварювання t_зв=0,8 с.

Література

1. Глебов П.В. и др. Расчет и конструирование машин контактной сварки:-М: Машиностроение. 1973.

2. З.А. Рискова. Розрахунок трансформаторів контактних машин

3. Орлов Б.Д. и др. Технология и оборудование контактной сварки. - М. Машиностроение. 1975

4. Глебов П.В. Установка и експлуатация машин контактной сварки. 1973 р.

5. Кочановський Н.Я. Машини для контактной сваки - П.: Госенергонздат, 1954.

Размещено на Allbest.ru