close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

СП 2

код для вставкиСкачать
Министерство образования и науки Украины
Донбасская государственная машиностроительная
академия
Кафедра: "СП"
Курсовая работа
по сварке плавлением
Выполнил :
ст.гр.СП-00-1 Головко А.Н.
Проверил: Цветков А.И.
Краматорск 2004 г.
Донбасская государственная машиностроительная академия.
Кафедра: "Оборудование и технология сварочного производства."
Дисциплина: "Сварочное производство"
Специальность:" Оборудование и технология сварочного производства"
Курс IV. Группа СП-00-1. Семестр 8.
ЗАДАНИЕ
на курсовой проект (работу) студента
Головко Андрея Николаевича
1. Тема проекта: Разработать технологический процесс сборки и сварки конуса.
2. Срок сдачи студентом законченного проекта: ___________________
3. Исходные данные к проекту:
чертежи изделия
материал изделия
способы сварки 4. Содержание расчётно-пояснительной записки: 1) Характеристика материала изделия;
2) Выбор сварочных материалов;
3) Расчет и выбор режимов сварки;
4) Расчет расхода сварочных материалов и электроэнергии.
5. Перечень графического материала: 1) Чертёжи изделия (1л. ф. А2);
2) Технологическая характеристика сварных соединений (1л. ф. А2);
3) Технология сборки и сварки (1л. ф. А2).
6. Дата выдачи задания: 16 февраля 2004 г.
СОДЕРЖАНИЕ
Стр.
1. Характеристика материала изделия и оценка его свариваемости2. Выбор сварочных материалов3. Расчёт и выбор режимов сварки4. Выбор сварочного оборудования5. Расчёт расхода сварочных материалов6. Расчёт расхода электроэнергии7. Технология сборки и сварки8. Технологические рекомендации по повышению стойкости сварных соединений к поро- и трещинообразованию Список литературы 1. ХАРАКТЕРИСТИКА МАТЕРИАЛА ИЗДЕЛИЯ И ОЦЕНКА ЕГО СВАРИВАЕМОСТИ
Под технологической свариваемостью понимают способность металлов образовывать прочные соединения без существенного ухудшения их технических свойств в самом соединении и в прилегающей к нему околошовной зоне.
Свариваемость является переменным свойством материала. С усовершенствованием технологий и оборудования можно улучшить свариваемость материалов.
Свариваемость сталей характеризуется такими основными признаками как склонность к образованию трещин и механическими свойствами сварного соединения. По свариваемости стали распределяются на четыре группы:
- хорошо сваривающиеся , у которых эквивалентное содержание углерода не более 0,25. Эти стали стали не дают трещин при сварке обычным способом, т.е. без предварительного и сопутствующего подогрева и последующей термообработки.
- удовлетворительно сваривающиеся, у которых эквивалентное содержание углерода в пределах 0,25-0,35, они допускают сварку без появления трещин, только в нормальных производственных условиях, т.е. при окружающей температуре выше 0*С. отсутствие ветра и т.п.
- ограниченно сваривающиеся, у которых С экв в пределах 0,35-0,45.
- плохо сваривающиеся, у которых Сэкв выше 0,45, такие стали склонны к образованию трещин при сварке. Их можно соединять только с предварительным подогревом и термообработкой. Плохо сваривающейся сталью считается сталь, образец которой дает трещины даже при предварительном подогреве до 100-150*с. Такая сталь требует при сварке предварительного подогрева до 300*С и выше.
30Х3МФ-сталь хромомолибденовая. С повышением содержания Мо повышаются прочностные свойства стали. Химический состав и механические свойства стали приведены в табл.1.1 и табл.1.2.
Таблица 1.1- Химический состав стали 30Х3МФ
стальС,%Мn,%Si,%Сr,%Мо,%V,%SPне более30Х3МФ0,30,3-0.60,17-0,372,3-2,70,2-0,30,06-0,120,0250,025
Таблица 1.2- Механические свойства стали 15Х1МФ
Стальσт, МПаσв, МПаδ,%Ψ,%ан, Нм/смОптимальная обработка30Х3МФ85010001255174Нормализация при 1020-1050ºС, отпуск при 620 0С Это низколегированная теплоустойчивая сталь, она обладает повышенной прочностью при высоких температурах и при длительных постоянных нагрузках, а также достаточной жаростойкостью. Прочность при высоких температурах, кроме обычных характеристик (временное сопротивление, предел текучести и др.), оценивается особыми критериями механической прочности в нагретом состоянии. В большинстве случаев жаропрочность определяется величиной предела ползучести и длительной прочностью.
Для повышения жаростойкости стали в её состав вводят легирующие элементы (Мо, W, V), энергично повышающие температуру разупрочнения стали при нагреве. Для обеспечения жаростойкости жаропрочных сталей в их состав вводят хром, образующий плотную защитную плёнку на поверхности металла.
Основным показателем, характеризующим склонность стали к образованию холодных трещин, является эквивалент углерода.
Расчет эквивалента углерода выполняется по следующей формуле:
где символы элементов и их содержание приведены в процентах.
Рассчитаем эквивалент углерода для стали 30Х3МФ
Так как Сэкв≥0,45%, то при сварке становится возможным образования закалочных структур в металле сварного соединения, что в случае насыщения металла водородом и высоких сварочных напряжений может привести к образованию холодных трещин. Поэтому данная сталь нуждается в подогреве. Подогрев обеспечивает снижение скорости охлаждение металла шва и околошовной зоны, что оказывает решающее влияние на образование их конечных структур и свойств при сварке закаливающихся сталей. Конкретное значение температуры подогрева рассчитывается с учётом толщины металла:
где δ-толщина металла, мм.
Полный эквивалент углерода составит:
25ХГСА - углеродистая, низколегированная сталь. Химический состав и механические свойства стали приведены в таблице 1.3 и 1.4
Таблица 1.3 - Химический состав стали 25ХГСА
стальС,%Мn,%Si,%Сr,%SPне более25ХГСА0,250,8-1,10,9-1,20,8-1,10,0250,025
Таблица 1.4 - Механические свойства стали 25ХГСА
Стальσт, МПаσв, МПаδ,%25ХГСА49069018-25
Повышение содержания углерода, а также степени легирования стали увеличивает склонность стали к резкой закалке, в связи с чем такие стали обладают высокой чувствительностью к термическому циклу сварки и околошовная зона оказывается резко закаленной, а следовательно, непластичной при всех режимах сварки, обеспечивающих удовлетворительное формирование шва. Расчет эквивалента углерода выполняется по следующей формуле:
где символы элементов и их содержание приведены в процентах.
Рассчитаем эквивалент углерода для стали 25ХГСА где δ-толщина металла, мм.
Полный эквивалент углерода составит:
10Г2Б - низколегированная низкоуглеродистая сталь. При производстве сварных конструкций широко используют эту сталь. Суммарное содержание легирующих элементов в этой стали обычно не превышает 4,0 %, а углерода 0,15 %. Это кремнемарганцовая сталь. Наличие марганца в стали повышает ударную вязкость и хладноломкость, обеспечивая удовлетворительную свариваемость. Легирующие элементы, вводимые в сталь, вступая во взаимодействие с железом и углеродом, изменяют ее свойства. Это повышает механические свойства стали. В результате появляется возможность снизить массу конструкций. Химический состав и механические свойства стали приведены в таблице 1.5 и 1.6.
Таблица 1.5 - Химический состав стали 10Г2Б стальС,%Мn,%Si,%Nb,%SPне более10Г2Б0,07-0,151,2-1,60,17-0,370,02-0,050,0250,025
Таблица 1.6 - Механические свойства стали 10Г2Б
Стальσт, МПаσв, МПаδ,%10Г2Б37551021
Рассчитаем эквивалент углерода для стали 10Г2Б:
Значит данная сталь не нуждается в подогреве, т.к Сэкв<0,45%.
2. ВЫБОР СВАРОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Выбор сварочных материалов необходимо производить в зависимости от способа сварки, свариваемости сталей и возможности получения швов равнопрочных основному металлу, стойких к поро- и трещинообразованию.
Швом №1 свариваются стали 30Х3МФ и 10Г2Б. Данные стали свариваются автоматической сваркой плавящимся электродом в среде защитных газов. Материалом для сварки при данном способе сварки являются сварочная проволока и защитный газ.
При выборе сварочной проволоки необходимо учитывать, что свариваемые стали имеют повышенную склонность к образованию холодных трещин, а также необходимо предусмотреть все необходимые меры для предотвращения образования горячих трещин. Сварочная проволока должна обеспечивать получение металла шва сходного или близкому по химическому составу с основным материалом, способствовать получению швов равнопрочных основному материалу.
С целью повышения стойкости металла к образованию холодных трещин необходимо для сварки использовать сварочную проволоку с пониженным содержанием углерода (не более 0,15%), а также необходимо снижать содержание вредных примесей в металле шва для предотвращения образования горячих трещин. С этой целью необходимо применять сварочную проволоку с пониженным содержанием вредных примесей и легирующих элементов, при этом она должна быть легирована элементами, снижающими содержание вредных примесей.
Для сварки данных сталей необходимо применять сварочную проволоку того же структурного класса, что и основной материал для образования равнопрочного металла шва с основным материалом. По всем выше перечисленным требованиям для сварки данного шва используем сварочную проволоку марки Св-08ХГСМА.
При использовании данной сварочной проволоки обеспечивается минимальное содержание углерода в металле шва, за счет его малого содержания углерода в сварочной проволоке. Снижается содержание вредных примесей, за счёт введения в металл шва хрома и марганца, которые связывают серу, образуя вместе с ней тугоплавкие сульфиды. Химический состав сварочной проволоки приведен в табл.2.1.
Таблица 2.1-Химический состав сварочной проволоки по ГОСТ2246-70. Св-08ХГСМА, %
Марка проволокиСMnSiCrSPдругие элементыне болееСв-08ХГСМА0,06-0,101,20-1,500,45-0,700,95-1,250,0250,0250,20-0,35 V При сварке в качестве защиты сварочной ванны от вредного воздействия атмосферного воздуха используем СО2. СО2-99,5%, данная углекислота содержит меньшее количество влаги, что способствует повышению стойкости металла шва к пористости, а также для получения более лучшей формы шва.
При высокой температуре дуги молекулы углекислого газа диссоциируют на СО и О по реакции :
СО2 -СО + О . Исследования показали, что температура капель жидкого металла в зоне дуги составляет 2150-2350 С, а температура газа 2900С. Температуры же в сварочной ванне ниже и составляют : металла - 1700*С, газа 2300*С. Как известно, чем выше температура, тем реакции окисления идут интенсивнее. Поэтому при сварке в углекислом газе в большей степени происходит выгорание элементов, содержащихся в электродной проволоке, и в меньшей степени элементов основного металла. При таком распределении температур большая часть углекислого газа (60%) распределяется на окись углерода и кислород в зоне дуги и меньшая (15%) в месте контакта с ванной.
Выделение газообразной окиси углерода из жидкого металла вызывает "кипение" сварочной ванны и приводит к образованию пор. При сварке в углекислом газе пористость шва может возникнуть в результате:
недостатка элементов - раскислителей (кремния, марганца) в проволоке,
присутствие ржавчины и окалины, попадающих с кромок металла и проволоки в ванну, повышенного содержания влаги в углекислом газе, попадание в зону сварки азота из воздуха, при недостаточной защите дуги углекислым газом.
Для повышения количества марганца и кремния в металле шва, уменьшающихся в результате угара, и подавления реакции окисления углерода при сварке в углекислом газе применяют электродную проволоку с повышенным содержанием марганца и кремния. При сварке низко- и среднеуглеродистых сталей содержание в металле шва кремния более 0,2% марганца более 0,4% предупреждает образование пор. Поверхность проволоки должна быть чистой, не загрязненной смазкой, органическими антикоррозионными веществами, ржавчиной, окалиной и др., повышающими разбрызгивание металла и вызывающими пористость шва. Иногда проволоку подвергают травлению в 20 % растворе сернистой кислоты с последующей прокалкой в печи при температуре 250-280 *С в течении 2-2,5 часов. Это обеспечивает получение плотного наплавленного металла с минимальным содержанием водорода.
Углекислый газ бесцветен, не ядовит. При давлении 660 мм рт.ст. плотность углекислого газа 1,98 кг/м3. При температуре 31 С и давлении 75,3 кгс/см2 углекислый газ сжиживавется. Давление сжижения уменьшается при понижении температуры. При -78,5С углекислый газ переходит в жидкость при атмосферном давлении. Испарение одного килограмма жидкой углекислоты дает 509 л углекислого газа. Баллоны окрашены в черный цвет и имеют надпись желтого цвета "углекислота". Жидкая кислота занимает 60-80 % объема баллона, остальной баллон заполнен газом.
Швом №2 свариваются стали 30Х3МФ+30Х3МФ. Данные стали свариваются автоматической сваркой под флюсом. Материалом для сварки при данном способе сварки являются сварочная проволока и флюс. При выборе сварочной проволоки необходимо учитывать, что свариваемые стали имеют повышенную склонность к образованию холодных трещин, а также необходимо предусмотреть все необходимые меры для предотвращения образования горячих трещин. Сварочная проволока должна обеспечивать получение металла шва сходного или близкому по химическому составу с основным материалом, способствовать получению швов равнопрочных основному материалу.
Для сварки данных сталей необходимо применять сварочную проволоку того же структурного класса, что и основной материал для образования равнопрочного металла шва с основным материалом. По всем выше перечисленным требованиям для сварки данного шва используем сварочную проволоку марки Св-13Х2МФТ. Таблица 2.2 - Химический состав сварочной проволоки по ГОСТ2246-70.
Св-13Х2МФТ, %
Марка проволокиСSiCrVMoSPTiне болееСв-13Х2МФТ0,1312110,0250,0251 При сварке в качестве защиты сварочной ванны от вредного воздействия атмосферного воздействия атмосферного воздуха используем флюс.
Сварочными флюсами называют специально приготовленные неметаллические гранулированные порошки с размером отдельных зерен 0,25 - 4 мм. Флюсы, расплавляясь, создают газовый и шлаковый купол над зоной сварочной дуги, а после химико-металлургического воздействия в дуговом пространстве и сварочной ванне образуют на поверхности шва шлаковую корку, в которую выводятся окислы, сера, фосфор, газы. Так как химический состав металла шва тесно связан с химической активностью флюса и составом сварочной проволоки, флюс для сварки стали и марку проволоки выбирают одновременно, т.е выбирают систему флюс - проволока. Для предупреждения образования в швах пор металл швов должен содержать не менее 0,2 - 0,4 % кремния и марганца. Это и определяет систему выбора флюса и сварочной проволоки. Флюс марки - АН-26 по ГОСТ 9087-69.
Содержание в этом флюсе окислов титана обеспечивает высокую электропроводность их в твердом состоянии, что важно в начале процесса, при возбуждении дуги для создания начального объема шлаковой ванны.
Химический состав флюса приведен ниже в таблице 2.3 Таблица 2.3 - Химический состав флюса АН-26, %
Марка флюсаSiO2,% MnO,%CaO,%MgO,%Al2O3,%CaF2,%F2O3, %S,%P,%АН-2629-332,5-44-815-1819-2320-241,50,10,1 Швом №3 свариваются стали 10Г2Б+25ХГСА. Данные стали свариваются автоматической сваркой под флюсом. Материалом для сварки при данном способе сварки являются сварочная проволока и флюс. При выборе сварочной проволоки необходимо учитывать, что свариваемые стали имеют повышенную склонность к образованию холодных трещин, а также необходимо предусмотреть все необходимые меры для предотвращения образования горячих трещин. Сварочная проволока должна обеспечивать получение металла шва сходного или близкому по химическому составу с основным материалом, способствовать получению швов равнопрочных основному материалу.
Для сварки данных сталей необходимо применять сварочную проволоку того же структурного класса, что и основной материал для образования равнопрочного металла шва с основным материалом. По всем выше перечисленным требованиям для сварки данного шва используем сварочную проволоку марки Св-08Г2С.
Таблица 2.4 - Химический состав сварочной проволоки по ГОСТ2246-70. Св-08Г2С, %
Марка проволокиC, %Si, %Mn,%Cr, %Ni, %S,%P,%Св -08Г2С0,05-0,0110,7-0,951,8-2,1≤ 0,2≤ 0,250,0250,03 При сварке в качестве защиты сварочной ванны от вредного воздействия атмосферного воздействия атмосферного воздуха используем флюс. Флюс марки - АН-348-А по ГОСТ 9087-69.
Содержание в этом флюсе окислов титана обеспечивает высокую электропроводность их в твердом состоянии, что важно в начале процесса, при возбуждении дуги для создания начального объема шлаковой ванны.
Химический состав флюса приведен в таблице 2.5
Таблица 2.5 - Химический состав сварочного флюса АН-348А
Марка флюсаSiO2,% MnO,%CaO,%MgO,%Al2O3,%CaF2,%F2O3, %S,%АН-348А41-4434-38≤6,55-7,5≤4,54-5,52,00,1 Швом №4 свариваются стали 30Х3МФ и 25ХГСА. Данные стали свариваются автоматической сваркой плавящимся электродом в среде защитных газов. Материалом для сварки при данном способе сварки являются сварочная проволока и защитный газ. Сварочная проволока должна обеспечивать получение металла шва сходного или близкому по химическому составу с основным материалом, способствовать получению швов равнопрочных основному материалу.
С целью повышения стойкости металла к образованию холодных трещин необходимо для сварки использовать сварочную проволоку с пониженным содержанием углерода (не более 0,15%), а также необходимо снижать содержание вредных примесей в металле шва для предотвращения образования горячих трещин. С этой целью необходимо применять сварочную проволоку с пониженным содержанием вредных примесей и легирующих элементов, при этом она должна быть легирована элементами, снижающими содержание вредных примесей.
Для сварки данных сталей необходимо применять сварочную проволоку того же структурного класса, что и основной материал для образования равнопрочного металла шва с основным материалом. По всем выше перечисленным требованиям для сварки данного шва используем сварочную проволоку марки Св-08ХГСМА.
При использовании данной сварочной проволоки обеспечивается минимальное содержание углерода в металле шва, за счет его малого содержания углерода в сварочной проволоке. Снижается содержание вредных примесей, за счёт введения в металл шва хрома и марганца, которые связывают серу, образуя вместе с ней тугоплавкие сульфиды. Химический состав сварочной проволоки приведен в таблице 2.6.
Таблица 2.6 - Химический состав сварочной проволоки по ГОСТ2246-70. Св-08ХГСМА, %
Марка проволокиСMnSiCrSPдругие элементыне болееСв-08ХГСМА0,06-0,101,20-1,500,45-0,700,95-1,250,0250,0250,20-0,35 V
При сварке в качестве защиты сварочной ванны от вредного воздействия атмосферного воздействия атмосферного воздуха используем СО2. СО2-99,5%, данная углекислота содержит меньшее количество влаги, что способствует повышению стойкости металла шва к пористости, а также для получения более лучшей формы шва.
3. РАСЧЁТ И ВЫБОР РЕЖИМОВ СВАРКИ
К основным параметрам дуговой сварки относятся: сварочный ток Iсв, напряжение дуги Uд и скорость сварки Vсв. Каждый из этих параметров как отдельно, так и в совокупности с другими, оказывают существенное влияние на величину тепловложения, а следовательно, и на геометрические размеры шва, коэффициент формы провара, коэффициент формы шва и долевое участие основного и электродного металла в формировании шва.
Оптимальные параметры режима сварки обеспечивают необходимые геометрические размеры сварных швов и необходимые соотношения между основным и электродным металлом, при котором достигаются заданные механические свойства металла шва.
Шов №1:
Способ сварки: автоматическая сварка в защитных газах;
Тип шва:Т3, тавровый, односторонний, со скосом кромки; Марки стали:.30Х3МФ, 10Г2Б.
Определяем площадь наплавленного металла по миллиметровке:
Fн.общ=120 мм2 Выбираем площадь наплавленного металла за 1 проход : Fн1пр=60 мм2,
Площадь наплавленного металла корневого шва составляет:
Fнк ш.=.
Зная общую площадь поперечного сечения наплавленного металла и площади поперечного сечения наплавленного при первом и каждом последующем проходах, найдём число проходов:
Для сварки корневого шва находим силу тока :
Напряжение дуги
Скорость сварки может быть определена по формуле
Скорость подачи проволоки
Для сварки основного шва :
Задаём диаметр электродной проволоки: dэ.пр.=2 мм,
В зависимости от dэ.пр. задаём плотность тока j=120 А/мм,
зная эти данные находим силу тока:
.
Для принятого диаметра электрода и силы сварочного тока определяем оптимальное напряжение дуги
.
Скорость сварки может быть определена по формуле:
,
где н=16 -коэффициент наплавки, определяется в зависимости от тока сварки (Iсв, А) и диаметра проволоки (dэ,мм);
=7,8-плотность наплавленного металла;
Fн1пр,см2-площадь поперечного сечения наплавленного металла за данный проход.
Вылет электрода находится по формуле
L=(812)*dэ=(812)*2=1624мм.
Выбираем L=20 мм.
Скорость подачи проволоки определяется по формуле
.
Выполнение прихваток:
Площадь наплавки принимается Fн.пр.= 25мм2;
;
.
Lпр=20мм; nпр=20; Прихватка выполняется полуавтоматической сваркой в СО2 проволокой диаметром 2 мм Св-08ХГ2С. Шов №2 Способ сварки : автоматическая сварка под флюсом.
Тип шва : С9, стыковой, со скосом кромки.
Марки стали: 30Х3МФ.
Определяем площадь наплавленного металла по формуле
Сварку выполняем за 1 проход.
Задаём диаметр электродной проволоки: dэ.пр.=4 мм,
находим силу тока:
.
Для принятого диаметра электрода и силы сварочного тока определяем оптимальное напряжение дуги
.
Скорость сварки может быть определена по формуле
,
где
н=16,5 -коэффициент наплавки, определяется в зависимости от тока сварки (Iсв, А) и диаметра проволоки (dэ,мм);
=7,8-плотность наплавленного металла;
Fн1пр,см2-площадь поперечного сечения наплавленного металла за данный проход.
Вылет электрода находится по формуле
L=(812)*dэ=(812)*4=3248 мм.
Выбираем L=40 мм.
Скорость подачи проволоки определяется по формуле
.
Выполнение прихваток: Площадь наплавки принимается Fн.пр.= 25мм2;
Сила тока:
,
Напряжение дуги
,
Скорость сварки ,
.
Lпр=20мм; nпр=8.
Прихватка выполняется полуавтоматической сваркой в З.Г. проволокой Св- 08ХГ2С диаметром 2 мм.
Шов №3:
Способ сварки : автоматическая сварка под флюсом.
Тип шва : Т7, тавровый, односторонний, со скосом кромки
Марки стали: 10 Г2Б, 25ХГСА.
Для выполнения подварочного шва принимаем катет к=6 мм, при dэ=2 мм.
Определяем площадь наплавленного металла по формуле:
Площадь наплавленного металла за 1 проход составляет
Fн1пр=73 мм2.
Сварку производить в лодочку.
Площадь наплавленного металла подварочного шва составляет:
Fнк ш.=.
Для сварки подварочного шва находим силу тока
Напряжение дуги
Скорость сварки может быть определена по формуле
Скорость подачи проволоки
Зная общую площадь поперечного сечения наплавленного металла и площади поперечного сечения наплавленного при первом и каждом последующем проходах, найдём число проходов:
Задаём диаметр электродной проволоки: dэ.пр.=4 мм,
В зависимости от dэ.пр. задаём плотность тока j=65 А/мм,
зная эти данные находим силу тока:
.
Для принятого диаметра электрода и силы сварочного тока определяем оптимальное напряжение дуги
.
Скорость сварки может быть определена по формуле
,
где
н=16,5 -коэффициент наплавки, определяется по [1,с.28] в зависимости от тока сварки (Iсв, А) и диаметра проволоки (dэ,мм);
=7,8-плотность наплавленного металла;
Fн1пр,см2-площадь поперечного сечения наплавленного металла за данный проход.
Вылет электрода находится по формуле
L=(812)*dэ=(812)*4=3248 мм.
Выбираем L=40 мм.
Скорость подачи проволоки определяется по формуле
.
Выполнение прихваток: Площадь наплавки принимается Fн.пр.= 25мм2;
Сила тока:
Напряжение дуги
Скорость сварки .
Lпр=20мм; nпр=20; Прихватка выполняется полуавтоматической сваркой в защитном газе, проволокой Св-08ХГ2С диаметром 2 мм.
Шов №4:
Способ сварки : автоматическая сварка в защитных газах.
Тип шва : Т5, тавровый, односторонний, со скосом кромки..
Марки стали: 30Х3МФ, 25ХГСА.
Определяем площадь наплавленного металла по миллиметровке.
Fн.общ=72 мм2 Площадь наплавленного металла за 1 проход составляет Fн1пр=40 мм2,
зная общую площадь поперечного сечения наплавленного металла и площади поперечного сечения наплавленного при первом и каждом последующем проходах, найдём число проходов:
Задаём диаметр электродной проволоки: dэ.пр.=2 мм,
В зависимости от dэ.пр. задаём плотность тока j=120А/мм,
зная эти данные находим силу тока:
.
Для принятого диаметра электрода и силы сварочного тока определяем оптимальное напряжение дуги
.
Скорость сварки может быть определена по формуле:
где н=16 -коэффициент наплавки, определяется в зависимости от тока сварки (Iсв, А) и диаметра проволоки (dэ,мм);
=7,8-плотность наплавленного металла;
Fн1пр,см2-площадь поперечного сечения наплавленного металла за данный проход.
Вылет электрода находится по формуле
L=(812)*dэ=(812)*2=1624мм.
Выбираем L=20 мм.
Скорость подачи проволоки определяется по формуле
.
Выполнение прихваток:
Площадь наплавки принимается Fн.пр.= 25мм2;
Lпр=20мм; nпр=10; Прихватка выполняется полуавтоматической сваркой в СО2 проволокой диаметром 2 мм Св-08ХГ2С. 4. ВЫБОР СВАРОЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Выбор сварочного оборудования производится в соответствии с принятыми методами сварки, с учётом габаритов изделия и протяжённости сварных швов, режимов сварки.
Сварные швы №1 и №4 выполняются автоматической сваркой в среде защитных газов. Для выполнения этих швов применяется автомат типа А - 1411ПУ4.
Техническая характеристика А - 1411П . Исполнение самоходный Защита зоны дуги в среде З.Г.
Диаметр электродной проволоки , мм 2-4
Сварочный ток при ПВ=100% , А 1000
Скорость подачи электрода , м/ч55-558
Скорость сварки , м/ч 10-120
Перемещение сварочной головки :
Вертикальный ход , мм 500
Скорость , м/мин 0,43
Поперечный ход , мм 130
Габаритные размеры автомата :
Высота , мм 1650
Ширина , мм 960
Длина , мм 890
Масса , кг 350
Шов №2 и №3 выполняются автоматической сваркой под флюсом. Для выполнения этого шва применяется автомат типа А-1416УХЛ4. Автомат предназначен для электродуговой сварки низкоуглеродистых и среднеуглеродистых сталей плавящимся электродом под флюсом на постоянном токе с независимой от параметров дуги скоростью подачи электродной проволоки и скоростью сварки.
Его технические характеристики приведены в таблице 4.1
Таблица 4.1 - Технические характеристики автомата А-1416УХЛ4 1. Номинальное напряжение питающей сети, В3802. Частота тока питающей сети, Гц503. Номинальный сварочный ток, А
при ПВ = 100%
при ПВ = 60%
1000
5004. Количество электродов, шт.15. Диаметр электродной проволоки, мм2-56. Пределы регулирования скорости подачи электродной проволоки, м/ч47-5097. Регулирование скорости подачи электродной проволоки и скорости сваркиступенчатое8. Пределы регулирования скорости сварки, м/ч12-1209. Маршевая скорость, м/ч95010. Вертикальное перемещение мундштука:
ход, мм
скорость, м/ч
75
от руки11. Поперечное перемещение мундштука:
ход, мм
скорость, м/ч
75
от руки12. Регулирование угла наклона электрода к вертикали (ручное), град.±2513. Способ слежения за стыкомуказатель световой14. Флюсоаппаратура :
вместимость, дм3
расход воздуха, м3/ч
высота всасывания флюса, м
25
30
215. Источник питанияВДУ-1202У316. Масса, кг
головки сварочной
комплекта поставки
295
146017. Габаритные размеры, мм
автомата
источника питания
960*860*1860
1080*685*885
Для прихваток и корневых швов используем сварочные инверторные аппараты MESSER это новейшее решение для сварочных аппаратов . Они дают возможность производить высококачественную сварку при минимальном обслуживании . Область применения :
- импульсно-дуговая сварка МИГ/МАГ с применением аргона и смесей .
- стандартная сварка МИГ/МАГ с короткой дугой , средней дугой и дугой с мелкокапельным переносом металла , с применением аргона и СО2 .
- сварка ВНГ .
Технические данные MIG-450 . Диапазон регулирования сварочного тока , А5-450
Напряжение дуги при сварке , В14,2-36,5
Максимальный сварочный ток при 40 С , А
35% ПВ450
65% ПВ350
100% ПВ270
Частота сети , Гц50/60
Максимальная потребляемая мощность , кВт26,6
КПД , %89
Габаритные размеры , мм
Длина 770
Ширина510
Высота 920
5. РАСЧЁТ РАСХОДА СВАРОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Расход сварочных материалов ( электродная проволока, защитный газ, флюс ) рассчитывается для каждого типоразмера. Расчет производится для общей длины шва каждого типоразмера в соответствии с рекомендациями [1, с.22].
1.Норма расхода Нэ (кг) сварочной проволоки на изделие определяется исходя из длины швов lш (м) и удельной нормы Gэ на 1м шва данного типоразмера:
В общем виде удельную норму расхода рассчитывают по формуле:
где mн-расчетная масса наплавленного металла в кг/м;
kр-коэффициент расхода, учитывающий неизбежные потери проволоки; ρ=7,8 г/см3-плотность наплавленного металла; Fн-площадь поперечного сечения наплавленного металла шва в мм2.
1. Расчет для 1-го шва Т3:
-длина 1-го шва;
,
где кр= 1,04 [1, с.27]
Расчет для подварочного шва:
-длина 1-го шва;
,
кр=1,04[1, с.74]
Расчет для прихваток:
-длина 20-х прихваток;
,
где кр=1,04[1, с.27]
Расчет для 2-го шва С9:
Lш= 0,95 м -длина шва;
,
где кр= 1,005 [1, с.27]
Расчет для прихваток:
-длина 8-х прихваток;
,
где кр=1,005[1, с.27]
Расчет для 3-го шва Т7:
-длина шва;
,
где кр= 1,005 [1, с.27]
Расчет для подварочного шва:
-длина шва;
,
где кр=1,04[1, с.74]
Расчет для прихваток:
-длина 20-х прихваток;
,
где кр=1,04[1, с.27]
Расчет для 4-го шва Т5:
-длина шва;
,
где кр= 1,04 [1, с.27]
Расчет для прихваток:
-длина 10-х прихваток;
,
где кр=1,04 [1, с.27]
2.Норма расхода защитного газа на изделие Нг (л, в 1кг-509л) определяется по формуле:
где Qг-удельная норма расхода газа на 1м шва данного типоразмера в л;
Qд-дополнительный расход газа на подготовительно-заключительные операции: подготовку газовых коммуникаций перед началом сварки, настройку режимов сварки Удельная норма расхода газа определяется по формуле:
где qг-оптимальный расход защитного газа по ротаметру в л/мин;
tо-машинное (основное) время сварки 1м шва в мин.
Основное время при сварке плавящимся электродом можно определить по формуле:
где αн-коэффициент наплавки в г/Ач;
Iсв-сила сварочного тока, А.
Расчёт для 1-го шва:
qг=10-15л/мин;
αн=16 г/Ач;
Расчет для корневого шва : Расчёт для прихваток:
Расчёт для 2-го шва:
Расчёт для прихваток:
Расчёт для 3-го шва:
Расчет для подварочного шва : Расчёт для прихваток:
Расчёт для 4-го шва:
qг=10-15л/мин;
αн=16 г/Ач;
Расчёт для прихваток:
2. Норма расхода флюса определяется по формуле :
, где Для 2-го шва :
Кф =1,2
Для 3-го шва :
Кф =1,2
6. РАСЧЁТ РАСХОДА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
Расход электроэнергии рассчитывается для каждого типоразмера сварного шва с учётом его общей длины в соответствии с рекомендациями [1, с.146].
Расход электроэнергии на 1кг наплавленного металла приближенно определяется по формуле:
где Uд-напряжение дуги, В;
αн-коэффициент наплавки, г/Ач;
kи-коэффициент, учитывающий время горения дуги (работы сварочного оборудования) в общем времени сварки;
η- коэффициент полезного действия установки, указан в паспорте.
Расход электроэнергии для заварки 1-го шва:
,
где kи=0,55-0,7[1, с.148]
Расход электроэнергии для заварки подварочного шва:
,
где kи=0,6-0,75[1, с.147]
Расход электроэнергии для прихватки:
,
где kи=0,6-0,75[1, с.147]
Расход электроэнергии для заварки 2-го шва:
,
где kи=0,55-0,7[1, с.148]
Расход электроэнергии для прихватки:
,
где kи=0,6-0,75[1, с.147]
Расход электроэнергии для заварки 3-го шва:
,
где kи=0,6-0,75[1, с.147]
Расход электроэнергии для заварки подварочного шва:
,
где kи=0,6-0,75[1, с.147]
Расход электроэнергии для прихватки:
,
где kи=0,6-0,75[1, с.147]
Расход электроэнергии для заварки 4-го шва:
,
где kи=0,55-0,7[1, с.148]
Расход электроэнергии для прихватки:
,
где kи=0,6-0,75[1, с.147]
7 ТЕХНОЛОГИЯ СБОРКИ И СВАРКИ
Таблица 7.1 - Технологический процесс сборки и сварки конуса
№ перехода1На стенд установить деталь позиции 2 2Устанавливаем на деталь позиции 2 деталь позиции 33Делаем прихватку по ГОСТ 14771-76-20/1204Перевернуть детали позиции 2 и 3 на 18005Отдельно на другом стенде выполняем прихватку детали позиции 1 по ГОСТ 14771-76-20/1206Выполняем шов №2 по ГОСТ 8713-79-С9 , после чего сделать калибровку7На детали позиции 2 и 3 устанавливаем деталь позиции 18Делаем прихватку по ГОСТ 14771-76-20/1209Перевернуть детали позиции 2, 3, 1 на 1800, где установлена на стенде деталь позиции 410Делаем прихватку по ГОСТ 14771-76-20/12011Перевернуть собранное изделие на 90012Выполняем шов №1 по ГОСТ 23518-79-Т313Выполняем шов №3 по ГОСТ 8713-79-Т714Выполняем шов №4 по ГОСТ 23518-79-Т515Зачистка кромок16Контроль ОТК
8 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПОВЫШЕНИЮ СТОЙКОСТИ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ К ПОРО- И ТРЕЩИНООБРАЗОВАНИЮ.
Повышение содержания углерода в наплавленном металле увеличивает его склонность к образованию холодных трещин, а при его содержании более 0,15% необходимо применять специальные меры, во избежание возникновения трещин.
При сварке данных сталей особых сложностей в целях избежания горячих трещин не возникает, это достигается низким содержанием углерода в металле шва, легирование металла шва и основного металла карбидообразующими элементами: хромом, а также взаимодействующих с серой и марганцем. Это достигается за счёт применения сварочных материалов с низким содержанием углерода и вредных примесей серы, а также содержащие необходимые легирующие элементы.
Холодные трещины являются наиболее распространенным дефектом при сварке данных сталей. Их образование связывают как с наличием водорода в металле шва, так и с процессом мартенситного превращения в металле шва и околошовной зоне.
С целью борьбы с образованием закалочных структур в металле шва и околошовной зоне мною были выбраны сварочные проволоки с низким содержанием углерода, а значит с небольшим его содержанием и в сварном шве. С целью снижения скорости охлаждения металла ниже критической (для избежания образования холодных трещин) при сварке шва №1,2,4 мною был предусмотрен и рассчитан предварительный подогрев до температуры 3000 С. При сварке шва №3 предусмотрен и рассчитан предварительный подогрев до температуры 2400 С. Чтобы повысить стойкость сварных соединений к поро- и трещинообразованию, я могу предложить следующее: - рационально выбрать режим сварки. Он должен уменьшить скорость охлаждения металла в период мартенситного преобразования. При увеличении погонной энергии сварки уменьшается образование холодных трещин. Однако, недостатком есть то, что с увеличением погонной энергии сварки, увеличивается время роста зерна аустенита. Это укрупняет кристаллы и увеличивает хрупкость металла;
- применять подогрев сварочных изделий.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. "Справочное пособие по нормированию материалов и электроэнергии для сварочной техники"-Юрьев В.П.,М-Машиностроение-1972,52с.
2. "Технология и оборудование сварки плавлением"-Акулов А.И.,М-машиностроение-1977,432с.
3. "Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением".Под редакцией акад. Б.Е. Патона, Машиностроение-1974,768с.
4. "Сварка разнородных сталей"-Закс И.С.-Л:.Машиностроение,1973.208с.
1
Документ
Категория
Рефераты
Просмотров
71
Размер файла
1 210 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа