Расчет режимов стыковой сварки

.

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ  И  НАУКИ 

РОССИЙСКОЙ  ФЕДЕРАЦИИ

 «Омский государственный  технический университет»

 

Кафедра: «Оборудование  и технология сварочного производства»

 

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВАЯ  РАБОТА

 

По дисциплине: «Оборудование и технология

контактной  сварки»

 

на тему: «РАСЧЕТ РЕЖИМОВ  СТЫКОВОЙ СВАРКИ»

Выполнил:

студент гр. ЗС-516

Поздняк Вера

                                                                                          Алексеевна                          

Проверил:

к.т.н., доцент

Соколов В.А.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Омск 2010 г.

Содержание

 

 

Задание……………………………………………………………………..	3
Введение……………………………………………………………………	4
1. Обоснование выбора  типа соединений, схемы сварки……………….	5
Описание материала деталей и его свариваемости………………….	6
3.  Расчет параметров режимов сварки…………………………………..	7
4.  Описание материала деталей и его свариваемости………………….	10
Выбор сварочного оборудования……………………………………..	11
5.1. Определение сечения элементов вторичного контура……………..	12
Определение активного сопротивления вторичного контура…………………………………………………………………….	13
5.3. Определение индуктивного  сопротивления вторичного контура  машины…………………………………………………………………….	16
Приложение 1……………………………………………………………...	17
Библиографический список………………………………………………	18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАДАНИЕ

 

кольцо

 

 

 

Вариант	мм			Материал
	d	δ	h
1	500	20	120	Cт3 сп

 

Разработать технологию и технологическую оснастку для  сварки кольца. Нагрузка изделия напряженно-динамическая.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Контактная сварка представляет собой процесс образования неразъемного соединения, возникающего в результате нагрева металла протекающим через детали электрическим током и пластической деформации зоны соединения.

Под термином «Контактная» сварка подразумевается нагрев деталей  электрическим током (существование электрического контакта) и определенная роль контактных (переходных) сопротивлений. Контактная сварка объединяет большую группу способов, многие из которых широко применяют в промышленности. Основные отличительные особенности этих методов — надежность соединений, высокий уровень механизации и автоматизации, высокая производительность процесса и культура производства. Около 30% всех сварных соединений выполняют контактной сваркой.

Область применения контактной сварки чрезвычайно широка от космических аппаратов до миниатюрных полупроводниковых устройств и пленочных микросхем. Видное место занимает этот способ и в самолетостроении. На современных лайнерах насчитывается до нескольких миллионов сварных точек и несколько сотен метров швов, выполненных шовной сваркой.

Стыковая сварка — способ контактной сварки, при котором детали соединяются по всей площади их касания.

Наибольшее распространение  из способов стыковой сварки получили стыковая сварка сопротивлением и оплавлением.

 

В данном курсовом проекте при расчетах параметров режима сварки детали «Кольцо»  применяется контактная сварка непрерывным оплавлением детали.

 

 

1. Обоснование выбора типа соединений, схемы сварки.

 

Способ стыковой сварки выбирают в зависимости от материала, размеров и формы поперечного сечения свариваемых деталей, требований, предъявляемых к качеству, и от масштабов производства.

Форма детали должна обеспечивать возможность надежного закрепления в губках (электродах) машины. Необходимо создать условия для равномерного нагрева и одинаковой пластической деформации - обеих заготовок, форму и размеры сечения которых, следует выполнять примерно одинаковыми. Различие в диаметрах не должно превышать 15 %, а по толщине 10 %.

Деталь имеет форму  кольца D=500 мм, выполненного вальцеванием из листа стального толщиной  δ=20 мм  и шириной h=120 мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Описание материала деталей и его свариваемости.

Физические свойства свариваемых  металлов

 

Таблица 1

Материал	Темпе-ратура плавле-ния, 0С	Плот-ность, кГ/м3	Удельное сопротивление, мкОм м		Уд.теп-лоем-кость, Дж/кГ0С	Тепло-провод-ность средняя, вт/м оС	Температур-ный коэффици-ент  сопротивления
			При 200С	Среднее, в интервале   0 – Тпл
	Тпл	g	r0	rТ	с	l	a
Ст3сп	1500	7850	0,25	0,6	669	33,4	3,8 х10-3

 

 

Сталь 3сп – сваривается без ограничений; способы сварки: РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, ЭШС, КТС. Для толщины более 36 мм рекомендуется подогрев и последующая термообработка.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Расчет параметров режимов сварки.

 

 

Под режимом сварки следует  понимать совокупность параметров процесса сварки, устанавливаемых соответствующими органами управления сварочной машины, а также форму и размеры  используемых электродов, которые обеспечивают получение сварных соединений требуемых размеров и качества. Режимы сварки зависят от физических свойств свариваемого металла и типа сварочного оборудования, а иногда и от конструкции свариваемых деталей.

Параметры режима выбирают по таблицам, номограммам, рассчитывают или устанавливают опытным путем. Выбранные или расчетные режимы проверяют и уточняют для конкретных условий.

 

Данная деталь изготавливается  путем сварки непрерывного оплавления.

 

Параметрами режима стыковой сварки оплавлением являются:

1. средние скорости оплавления V_опл и осадки V_ос ;
2. припуски на оплавление l_опл,, подогрев l_под и осадку l_ос, в том числе

осадку под током  l_ост и осадку без тока l_осбт;

3. установочная длина l и длина закрепления S;
4. усилие осадки Р_ос и зажатия Р_з;
5. средняя величина тока оплавления I_опл.

 

Среднее значение скорости оплавления и осадки для различных свариваемых материалов находятся по таблице 2.

 

Таблица 2.

Металл	Скорость оплавления, мм/с		Скорость осадки, мм/с
	средняя	Перед осадкой
Малоуглеродистая сталь	0,5-1,5	2-5	15-20
Низколегированная сталь	1,5-2,0	4-5	20-30
Аустенитная сталь	2,5-3,5	5-7	30-50

 

Для стали 3сп согласно табл.2 принимаем: V_опл =2,5 мм/с; V_ос=15 мм/с.

 

Припуски на подогрев l_под и оплавление l_опл,, должны быть достаточны для равномерного разогрева деталей и создания на торцах слоя расплава.

Обычно l_опл составляет 0,7…0,8 от общего припуска l, а припуск на осадку l_ос = (0,3…0,2)l.

Припуск на осадку  под током l_ост составляет (0,5…1,0) l_ос.

l = 23 мм;

l_опл (0,7…0,8) l = 0,7×23=16,1 мм;

l_ос = (0,3…0,2)l = 7 мм;

l_ост = (0,5…1,0) l_ос = 7мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.1. Схема установки детали и  направление действия усилий зажатия  Р_з и осадки Р_ос при стыковой сварке оплавлением.

 

Установочная длина  с учетом припуска на оплавление и  осадку определяется по формуле:

,                                      (1)

где δ - толщина листа, мм;

        l_опл – припуск при сварке на оплавление, мм.

Длина закрепления определяется по формуле:

 

             ,                                                   (2)

 

                                           

 

Усилие осадки Р_ос рассчитывается для различных свариваемых металлов как произведение площади сечения изделия на давление осадки, которое выбирается по таблице 3. 

 

Таблица 3

Металл	Давление осадки, МПа для сварки
	Непрерывным        оплавлением	Оплавлением с подогревом
Малоуглеродистая сталь	80-100	40-60
Низколегированная сталь	100-120	40-60
Аустенитная сталь	160-250	100-180

 

Для сварки непрерывным оплавлением малоуглеродистой стали согласно табл.3 принимаем: Р_ос= 100МПа.

 

Усилие зажатия определяется в  зависимости от усилия осадки по формуле:

,                                                 (3)

 

Средняя величина тока при оплавлении рассчитывается по формуле:

,                    (4)

 

где V_опл – скорость оплавления, м/с; V_опл =2,5 мм/с;

F- площадь сечения изделия, м²; F = 0,024 м²;

g - плотность, кг/м³; для стали g =7850 кг/ м³;

l - средняя удельная теплопроводность, Вт/(м ⁰С); l = 37,6 Вт/(м ⁰С);

с – средняя удельная теплоемкость, Дж/(кг ⁰С); с = 710 Дж/(кг ⁰С);

Т_опл – средняя температура капель металла, вылетающих из стыка, для стали Т_опл = 1500 ⁰С;

Т_под – температура подогрева изделия, при сварке стали непрерывным оплавлением принимается равной 1000 ⁰С;

dT/dx – градиент температуры у стыка (для стали принимается в пределах

4∙10⁵ – 8∙10^{5 0}С/м); dT/dx = 6∙10^{5 0}С/м.

R_опл- сопротивление стыка при оплавлении, Ом.

 

Сопротивление стыка  при оплавлении определяется по формуле:

 

,                                                      (5)

 

где i – плотность тока (при сварке стали принимается в пределах

5 – 15∙10⁶А/м²).

i = 10∙10⁶А/м².