Расчетно-графическая работа по теме: "Технологический процесс на полуавтоматическую сварку в среде углекислого газа заданной конструкции"

Расчетно-графическая работа

Тема: Технологический процесс на полуавтоматическую сварку в среде углекислого газа заданной конструкции.

Цель работы: Закрепление умений в расчете режимов на полуавтоматическую сварку в CO_2.

Оборудование

1Чертеж конструкции (узла).

2 Калькулятор.

3 Чертежные приспособления.

Задание. Разработать:

1 Технологический процесс на полуавтоматическую сварку в среде двуокиси углерода заданной конструкции.

1.1 Описание конструкции.

1.2 Характеристика материала конструкции.

1.3 Выбор сварочных материалов. ТУ.

1.4 Расчет режимов сварки.

1.5 Выбор и характеристика сварочного оборудования.

1.6 Расчет расхода сварочных материалов, электроэнергии.

1.7 Технологическая последовательность сборки и сварки конструкции с учетом мер по уменьшению напряжений и деформаций.

Методика выполнения

1.1 Описание конструкции, (аналогично предыдущим работам).

1.2 Характеристика материала конструкции.

Исходя из условий работы, требований к конструкции выбирается сталь:

1) малоуглеродистая конструкционная ( ВСт3Сп,-ГОСТ 380-71 или сталь марки А по ГОСТ 5521-93 – для судостроительных изделий.)

2) низколегированная конструкционная ( по ГОСТ 19282 – 73 стали: 09Г2, 10ХСНД; по ГОСТ 5521-93 стали: А32, А36, А40)

Приводится химический состав, механические свойства выбранной стали , технические условия на сталь.

1.3 Выбор сварочных материалов.

Особенностью данной сварки является сравнительно сильное выгорание элементов, обладающих большим сродством с О₂ (C, Al, Ti, Si, Mn и др.) Окисление происходит за счет как О₂, так и атомарного О, который образует при диссоциации СО₂, действием тепла дуги.

Непрерывный уход окислов С, Si, Mn из ванны приводит к значительному обеднению метала шва раскислителями, что ухудшает механические свойства соединения. Поэтому при сварке в СО₂ в ванну необходимо вводить раскислители, входящие в состав проволоки. При сварке малоуглеродистых и низколегированных конструкционных сталей применяются проволоки марки Св-08ГС, Св-08ГС2 по ГОСТ 2246-70. При сварке конструкций, швы которых соприкасаются с агрессивной средой, применяют проволоку марки Св- 08ГСНТ.

Защитный газ СО₂ по ГОСТ 8050-85. В работе привести химический состав проволоки и ТУ на проволоку. Дать характеристику СО₂.

1.4 Расчет режимов сварки.

1.4.1 Параметры режима.

Известно, что основные параметры механизированных процессов дуговой сварки следующие:

d- диаметр электродной проволоки;

l- вылет проволоки;

V- скорость подачи проволоки;

I- сила тока;

U_д - напряжение сварки;

V- скорость сварки.

Швы катетом до 8 мм накладываются за один проход.

Проволокой 0,8-1,2 мм сваривают металл во всех положениях, причем при вертикальном, горизонтальном и потолочном положениях сварки напряжение уменьшают до 17-18,5 В, а силу тока уменьшают на 10-20%.

1.4.2 Расчет параметров режима производят в последовательности:

1) По ГОСТ 14776-71 дать эскиз конструктивных элементов подготовки кромок и размеров шва.

2) Выбрать диаметр проволоки в зависимости от толщины свариваемого металла, согласно таблицы 2.9.

Таблица 2.9 – Зависимость диаметра проволоки от толщины свариваемого металла.

Диаметр электродной проволоки для автоматической сварки может быть в интервале 0,7-3,0 мм и выше, а для полуавтоматической в СО₂ в интервале 0,8-2,0 мм;

3) Вылет проволоки определяется по формуле;

l = 10 d, (мм); (2.42)

4) Сила сварочного тока;

I = j F, (A); (2.43)

где F- площадь поперечного сечения проволоки, мм² ;

j- плотность тока ( от100 до 200 А/мм²)

Большее значение плотности тока соответствуют меньшим диаметрам электродных проволок. Расчетное значение сварочного тока необходимо уточнить по справочной литературе [5, 20].

5)Скорость подачи электродной проволоки, м/ч;

V_{п. пр} = 4· · I/π · d²·γ; (2.44)

где - коэффициент расплавления, г/Ас;

-плотность материала электродной проволоки; (= 0.0078 г/мм²)

Коэффициент определяется:

= (8,3+0,22) 10^-4, г/Ас; (2.45)

6) Скорость сварки , м/ч;

V = · I/ F ·γ; (2.46

где α_н -коэффициент наплавки, г/Ас;

F-площадь поперечного сечения шва, мм²;

Коэффициент α_н определяется:

; г/Ас . (2.47)

где -потери электродного материала в следствии окисления, испарения и разбрызгивания, %; (=7-15%), принимаем =10%.

Потери электродного материала возрастает с увеличением U;

7) Напряжение на дуге принимается в интервале 16-36 В. Большое значение соответствует большей величине тока, напряжение можно определить по графику (см. рисунок 2.11), положение нижнее, полярность тока обратная.

Рисунок 2.11 - Выбор напряжения на дуге

1.5 Выбор и характеристика сварочного оборудования

Для выполнения процесса сварки по расчетным параметрам режима сварки выбирается полуавтомат с источником питания, пользуясь литературой [7, 5].

Дать техническую характеристику выбранного оборудования.

1.6 Расчет расхода сварочных материалов, электроэнергии.

1.6.1 Вес наплавленного металла определить по формуле 2.16; расход проволоки определить по формуле 2.17, взяв К_пр = 1,15 – 1,2; расход электроэнергии по формуле 2.18.

1.6.2 Расход углекислого газа, л;

Норма расхода защитного газа на изделие Н_г (л) определяется по формуле:

Н_г = Q_г · l_ш + Q_доп. (2.48)

где Q_г – удельная норма расхода газа на 1 м шва изделия, л; (см. Таблицу 2.10)

l_ш – длина шва, м (по чертежу);

Q_доп – дополнительный расход газа на подготовительные операции: продувка газовых коммуникаций перед сваркой; настройка режимов сварки. (Таблица 2.10).

Таблица 2.10 – Удельная норма расхода газа

1.7 Технологическая последовательность сборки и сварки конструкции с учетом мер по уменьшению напряжений и деформаций. В этом вопросе дать последовательность сварки конструкции, учитывая длину швов, положение швов в пространстве; привести рисунок с направлением сварки и очередностью выполнения швов.

Для уменьшения напряжений и деформаций рекомендуют:

1) При сборке длинных швов (более 1 м ) швы выполнять от средины к краям или обратно-ступенчатым способом.

2) Швы выполнять от средины конструкции к краям.

3) Применять жесткое закрепление деталей и всей конструкции.

4) Не завышать режимы сварки.

5) Не завышать размеры шва и др.

Знания и умения, которыми должен овладеть студент:

Знать:

-газы, применяемые для сварки плавлением;

-особенности сварки в различных положениях пространства;

-преимущество выполнения вертикальных швов автоматической сваркой в СО₂.

Уметь:

-рассчитать и определить режимы сварки по номограммам;

-выбрать сварочные материалы для сварки заданной конструкции.

Контрольные вопросы

1) Сущность, преимущества и недостатки сварки в защитных газах.

2) Пост для сварки в углекислом газе и его оснастка.

3) Технология сварки в СО₂.

4) Сварочные материалы для сварки в СО₂.

5) Подбор и расчет режимов сварки в СО₂.

Пример расчета режима полуавтоматической сварки в СО₂ см. приложение В.

Приложение В

Пример расчета режима полуавтоматической сварки в СО

Определить режимы сварки таврового шва без разделки кромок. Толщина свариваемого металла 6 мм. Проволока Св-08 Г2С по ГОСТ 2246-70, ток постоянной обратной полярности.

Расчет выполняется в последовательности:

1)Шов ГОСТ 14771-76-Т3-.

Конструктивные элементы подготовок кромок и размеры шва на рисунке 2.14.

b = 0 + 1 К = 5 мм.

S = S₁ = 6 мм.

Рисунок 2.14

2) Диаметр электродной проволоки определяется по таблице 2. 9. [ 5 ]

d_пр = 1,6 мм;

3) Вылет электродной проволоки вычисляется по формуле (2.42);

ℓ_пр=10 ·1,6=16 мм;

4) Силу сварочного тока определяем по формуле (2.43);

Плотность тока для проволоки ø 1,6 мм составляет j = 120 А/мм²;

IА;

5) Коэффициент расплавления по формуле (2.45);

г/Ас;

6) Скорость подачи электродной проволоки, по формуле (2.44);

мм/с = 99 * 3,6 = 356,4 м/ч;

7) Коэффициент расплавления по формуле (2.47);

;

8) Площадь сечения шва по формуле (2.36);

= 20,4 мм² ;

9) Скорость сварки по формуле (2.15);

;

м/ч;

1. Напряжение на дуге принимаем (рисунок 2.11);

Uд = 24 В;

1. Расчетные параметры сводим в таблице 2.10.

Таблица 2.10 – Расчетные параметры режима сварки