Сварка

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ  РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Курсовая работа на тему:

 

 

«Расчет режимов  ручной электродуговой и автоматической  сварки».

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                       Группа 4-МА

 

Студент         ……………     ………              Янгиров А.Р

                                                  (подпись)                    (дата)                            (и.о. фамилия)

 

 

Принял                   ……………      ………….             Павлова О.В

                                         (подпись)              (дата)                    (и.о. фамилия)    

                                                        

 

 

                                                                                         …………….

                         (оценка)

 

 

 

 

 

Уфа  2012

 

Содержание

1. Введение

    1) Ручная дуговая сварка

    2) Автоматическая сварка под флюсом

2. Расчет ручной дуговой сварки (соединение встык)

3. Расчет ручной дуговой сварки (тавровое соединение)

4. Расчет автоматической сварки под слоем флюса.

5.Список литературы

 
1. Введение

     1) Ручная дуговая сварка

При ручной дуговой  сварке покрытыми металлическими электродами, сварочная дуга горит с электрода на изделие, оплавляя кромки свариваемого изделия и расплавляя металл электродного стержня и покрытие электрода (рисунок 1). Кристаллизация основного металла и металла электродного стержня образует сварной шов.

 

Рисунок 1. Схема сварки покрытым металлическим  электродом

Электрод состоит  из электродного стержня и электродного покрытия (см. рисунок 1). Электродный стержень – сварочная проволока; электродное покрытие – многокомпонентная смесь металлов и их оксидов. По функциональным признакам компоненты электродного покрытия разделяют:

• Газообразующие:
• защитный газ;
• ионизирующий газ;
• Шлакообразующие:
• для физической изоляции расплавленного металла от активных газов атмосферного воздуха;
• раскислители;
• рафинирующие элементы;
• легирующие элементы;
• Связующие;
• Пластификаторы.

Достоинства способа:

• Простота оборудования;
• Возможность сварки во всех пространственных положениях;
• Возможность сварки в труднодоступных местах;
• Быстрый, по времени переход от одного вида материала к другому;
• Большая номенклатура свариваемых металлов.

Недостатки  способа:

• Большие материальные и временные затраты на подготовку сварщика;
• Качество сварного соединения и его свойства во многом определяются субъективным фактором;
• Низкая производительность (пропорциональна сварочному току, увеличение сварочного тока приводит к разрушению электродного покрытия);
• Вредные и тяжёлые условия труда.

   

 2) Автоматическая сварка под флюсом

Сущность  процесса сварки под флюсом

При этом способе  сварки электрическая дуга горит  под зернистым сыпучим материалом, называемым сварочным флюсом (рисунок 2).

 
Рисунок 2. Схема  сварки под флюсом

Под действием  тепла дуги расплавляются электродная проволока и основной металл, а также часть флюса. В зоне сварки образуется полость, заполненная парами металла, флюса и газами. Газовая полость ограничена в верхней части оболочкой расплавленного флюса. Расплавленный флюс, окружая газовую полость, защищает дугу и расплавленный металл в зоне сварки от вредного воздействия окружающей среды, осуществляет металлургическую обработку металла в сварочной ванне. По мере удаления сварочной дуги расплавленный флюс, прореагировавший с расплавленным металлом, затвердевает, образуя на шве шлаковую корку. После прекращения процесса сварки и охлаждения металла шлаковая корка легко отделяется от металла шва. Не израсходованная часть флюса специальным пневматическим устройством собирается во флюсоаппарат и используется в дальнейшем при сварке.

Достоинства способа:

• Повышенная производительность;
• Минимальные потери электродного металла (не более 2%);
• Отсутствие брызг;
• Максимально надёжная защита зоны сварки;
• Минимальная чувствительность к образованию оксидов;
• Мелкочешуйчатая поверхность металла шва в связи с высокой стабильностью процесса горения дуги;
• Не требуется защитных приспособлений от светового излучения, поскольку дуга горит под слоем флюса;
• Низкая скорость охлаждения металла обеспечивает высокие показатели механических свойств металла шва;
• Малые затраты на подготовку кадров;
• Отсутствует влияния субъективного фактора.

Недостатки способа:

• Трудозатраты с производством, хранением и подготовкой сварочных флюсов;
• Трудности корректировки положения дуги относительно кромок свариваемого изделия;
• Неблагоприятное воздействие на оператора;
• Нет возможности выполнять сварку во всех пространственных положениях без специального оборудования.

2. Расчет ручной дуговой сварки (соединение встык)

Таблица 1 - Выбор диаметра электрода при сварке стыковых соединений

Толщина деталей, S	1,5-2	3	4-8	9-12	13-15	16-20	20
Диаметр электрода, dэ	1,6-2	3	4	4-5	5	5-6	6-10

 

Выбираем сталь Ст 3 ГОСТ 19903-90 толщиной 10мм и диаметром электрода 4мм.

 

Сила тока

      (1)

 j - допустимая плотность тока при которой температура нагрева электродного стержня к концу плавления не превышает 600-650°С и выбирается по таблице. 

Таблица 2. Значение допускаемой  плотности тока j в электроде при ручной дуговой сварке.

Вид покрытия Допускаемая плотность  тока j в электроде, А/мм2, при диаметре электрода dэ, мм 3 4 5 6 Рудно-кислое, рутиловое 14,0-20,0 11,5-16,0 10,0-13,5 9,5-12,5 Фтористо-кальциевое 13,0-18,5 10,0-14,5 9,0-12,5 8,5-12,0

Определим силу тока:

Число проходов

  (2)

F₁=(6…8)dэ- площадь наплавляемого металла за первый проход в мм².

F_Н=2f2*tg(α/2) +bS+2/3c[2f*tg(α/2)+b+6] - общая площадь наплавленного металла в мм².(с=(0,1-0,2)S)=>c=0,1*13=1,3мм     (3)

F₁=10*4=40мм²

F_n=10*4=40мм²

 

F_Н=2*5 *tg(120/2) +3*13+2/3*1,3[2*3*tg(120/2)+3+6]=103,67 мм²

Определим число проходов

Скорость сварки

  (4)

а_n - коэффициент наплавки (а_n=0,002-0,0028)

Р - плотность наплавленного металла

F_n - площадь поперечного сечения наплавленного металла за один проход в см²

Определим скорость сварки

3. Расчет ручной дуговой сварки (тавровое соединение)

Таблица 3. Величина диаметра электрода от катета углового соединения.

Катет шва, К	3	4-5	6-9
Диаметр электрода, dэ	3	4	5

 Площадь наплавленного  металла 

  (5)

F_Т - площадь наплавленного металла при сварке тавровым или угловым соединением

К- катет шва в мм.

К_у - коэффициент усилия

Таблица 4. Коэффициент  усилия в зависимости от катета углового шва.

Катет шва, К	3-4	5-6	7-10	12-30	20-30	30
Коэффициент усилия,  Ку	1,5	1,35	1,25	1,15	1,1	1,05

 

Число проход при выполнении тавровых и угловых швов определяют исходя из площади наплавленного металла за один проход.

F₁=30…40мм² -площадь наплавленного металла за один проход.

  (6)

Определим число проходов.

 

 

 

4. Расчет автоматической сварки под слоем флюса.

Для характеристики шва используют 2 коэффициента:

коэффициент формы проплавления К_пр = b/h_пр ,   К_пр = 1,0…3,0

Коэффициент формы валика b=7…12. 
 
В ходе расчетов режимов сварки определяют глубину и ширину шва. Подбирают сварочный материал, определяют силу тока и число проходов. Автоматическая сварка под

 

слоем флюса рекомендована  при толщине металла = 5-50мм. Тип шва определяется в зависимости от подготовки кромок и определяется по таблице 5.

Выбираем Ст 3 ГОСТ 19903-90 толщиной 10мм и диаметром электрода 4мм.

 

Таблица 5. Определение типа шва.

Тип шва	Характеристики подготовки кромок	Способы сварки
		В среде защитных газов	Под флюсом
			полуавтомат	автомат
односторонний	С зазором (0-3) С рад. кромок	6 9	8 12	14 28
двусторонний	С зазором (0-3) С рад. кромок	9 16	12 20	20 50

 

Величина сварочного тока

  (7)

 К_n - коэффициент пропорциональности зависящий от условий проведения

сварки выбираем из таблицы 6.

 

Глубину проплавления при  односторонней сварке принимают  от 0,7-0,8.

При двусторонней  принимают от 1-3.

Определим величину сварочного тока

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 6. Определение коэффициента пропорциональности

Марка флюса или защитного  газа	Диаметр электродной  проволоки	Кn мм/100А
		Переменный ток	Постоянный ток
			Прямой полярности	Обратной полярности
ОСУ-45	2 3 4 5 6	1,3 1,15 1,05 0,95 0,9	1,15 0,95 0,85 0,75 -	1,45 1,3 1,15 1,1 -
АН348А	2 3 4 5 6	1,25 1,1 1 0,95 0,9	1,15 0,95 0,9 0,85 -	1,4 1,25 1,1 1,05 -

Величина диаметра проволоки  в зависимости от толщены изделия определяется по таблице 7.

 

Таблица 7. Величина диаметра проволоки

Толщина изделия, Sмм	2-4	5-8	Свыше 8
Диаметр электродной  проволоки, dэ мм	3	4	5

 

  (8)

 

Диаметр электродной  проволоки уточняется по допустимой плотности тока i и силе сварочного тока I. Величина допустимой плотности выбирается из таблицы в зависимости от диаметра электродной проволоки по таблице 8.

 

Таблица 8. Величина допустимой плотности

Диаметр проволоки, dэ	2	3	4	5	6
Плотность тока, i	65-200	45-60	35-50	30-50	25-45