Обоснование выбора материала его основные свойства
Общие сведения
Шовная сварка осуществляется на специальных сварочных станках с двумя (или одним) вращающимися дисковыми роликами-электродами, которые плотно сжимают, прокатывают и сваривают соединяемые детали. Толщина свариваемых листов колеблется в пределах 0,2—3 мм. Применяется при изготовлении различных емкостей, где требуются герметичные швы — бензобаки, трубы, бочки, сильфоны и др.
Частным случаем этого вида сварки является шовная конденсаторная сварка.
Технология
Шовная сварка является разновидностью контактной сварки, поэтому в основу её технологии заложены тепловое воздействие электрического тока по закону Джоуля — Ленца и усилие сжатия свариваемых деталей.
Существует три способа выполнения шовной сварки: непрерывная, прерывистая и шаговая.
Непрерывная шовная сварка осуществляется при непрерывном движении деталей и непрерывном протекании сварочного тока. Толщина свариваемых листов, как правило, не превышает 1 мм. Применяется редко из-за перегрева сварочных роликов и свариваемых деталей, невысокого качества сварки и относительно низкой стойкости электродов. Используется для сварки неответственных изделий из малоуглеродистых сталей.
Циклограмма прерывистой шовной сварки 
Прерывистая шовная сварка осуществляется при непрерывном движении деталей и прерываемом включении сварочного тока. Герметичность швов, обеспечиваемая перекрытием литых ядер сварных точек, достигается сбалансированным соотношением скорости вращения роликов и частоты импульсов тока. Толщина свариваемых листов — до 3 мм. Способ прерывистой шовной сварки получил наибольшее распространение благодаря меньшему перегреву роликов и заготовок.
Шаговая шовнаясварка осуществляется в ходе прерывистого движения деталей (на шаг), с помощью больших величин сварочного тока, включаемого в момент остановки роликов. Характеризуется наименьшим перегревом роликов и заготовок. Толщина свариваемых листов — до 3 мм. Применяется для сварки алюминиевых сплавов и плакированных металлов.
Желательный диаметр электродов 150—200 мм, так как при меньшем диаметре увеличивается их износ. При сварке металлов толщиной менее 0,5 мм применяют электроды диаметром 40—50 мм. Для изготовления электродов для точечной и роликовой сварки используется медь марки М1, кадмиевая, хромистая, бериллиевая бронзы и другие сплавы.
1. Описание изделия и условия его эксплуатации
Гашение электрической дуги в вакуумных выключателях происходит в глубоком вакууме (1,3-102 — 1,3-105 Па), обладающем весьма высокой электрической прочностью, вследствие чего значительно уменьшаются межконтактный промежуток и габариты дугогасительного устройства по сравнению с масляными и воздушными выключателями. Вакуумная дугогасительная камера (ВДК) состоит из следующих основных элементов (рис. 1): изоляционного корпуса, токоведущих стержней с коммутирующими контактами, системы металлических экранов, фланцев и сильфона.
Рис. 1. Дугогасительная камера вакуумного выключателя: 1 — изоляционная камера; 2 — токоведущий стержень с контактами: 3 — экран; 4 — фланец; 5 — сильфон
Изоляционный корпус обеспечивает электрическую прочность. По внутренней поверхности (вакуум внутри камеры на уровне 1*102 — 105 Па поддерживается за счет применения вакуумплотной изоляционной керамики и герметичного сварного соединения фланцев с корпусом).
сборка сварка контактная сталь
Сильфон
Исходные данные:
Вид сварки - контактная шовная сварка.
Материал – 12Х18Н10Т
Толщина трубы δ1 = 0,5 мм.
Длина трубы ( L) = 3000 мм.
Диаметр трубы (d) = 70 мм.
Толщина сильфона δ2 = 3 мм.
Длина сильфона (l) = 700 мм.
Диаметр сильфона (D) = 115 мм.
Разработать технологию и технологическую оснастку для сварки арматуры сильфона. Нагрузка изделия циклическая – знакопеременная. Программа выпуска 50000 изделий в год.
Выводы
1. Сильфон является частью вакуумного аппарата. Условия эксплуатации накладывают жесткие прочностные требования. Материал, из которого будет изготовляться данное изделие должен обладать высокой коррозионной стойкостью, прочностью, вибростойкостью, должен выдерживать ударные нагрузки и хорошо свариваются.
2. Сталь 12Х18Н10Т хорошо сваривается методом контактной шовной сварки. Одна из основных трудностей при сварке данной стали - предупреждение образования в швах и околошовной зоне горячих трещин. Предупреждение образования этих дефектов достигается Ограничением в основном и наплавленном металлах содержанием вредных и легирующих примесей, а так же газов - кислорода и водорода. Поэтому важным условием получения качественного сварного соединения является предварительная очистка поверхности.
3. В соответствии с расчетами основных параметров режима сварки и методическими данными выбрали тип сварочной машины и материал для электродов.
4. Руководствуясь особенностями конструкции изделия, подобрали сборочно-сварочное приспособление.
5. Также был произведен расчет технико-экономических показателей техпроцесса и разработана планировка участка цеха по изготовлению сильфона.
Список литературы
1. Технология и оборудование контактной сварки/ под ред. Орлова Б.Д. - М.: Машиностроение. 1986 г.[1]
2. http://revolution.allbest.ru/manufacture/d00246596.html[2]
3. http://www.drevniymir.ru/dug19.html[3]
4. ГОСТ 5632-72 «Стали высоколегированные и сплавы коррозионностойкие, жаростойкие и жаропрочные»[4]
5. ГОСТ 5582-75 «Прокат листовой коррозионно- стойкий, жаростойкий и жаропрочный»[5]
6. Сварка и свариваемые материалы/ под ред. Макарова Э.Л. - М.: Металлургия, 1991 г.[6]
7. Сварка в машиностроении: Справочник в 4-х томах. / Редкол. Г.А. Николаев и др. - М.: Машиностроение, 1978…1979.[7]
8. http://www.shtorm-its.ru/tehnologiya-svarki-vyisokolegirovannyih-austenitnyih-staley-i-splavov[8]
9. Технологические основы сварки строении вакуумных машин. Фролов В.А. Москва 2002 год.[9]
10. Методические указания к курсовому проектированию. Редактор Меньшиков Г.А.[10]
11. http://forca.ru/spravka/vysokovoltnye-vyklyuchateli/fizicheskie-processy-v-dugogasitelnyh-ustroystvah-vakuumnyh-vyklyuchateley.html[11]
Приложение:
· Расчет статической деформации сильфона вакуумных выключателей среднего напряжения.
· Трехмерная модель свариваемого изделия
· Видеоматериалы процесса сварки
Общие сведения
Шовная сварка осуществляется на специальных сварочных станках с двумя (или одним) вращающимися дисковыми роликами-электродами, которые плотно сжимают, прокатывают и сваривают соединяемые детали. Толщина свариваемых листов колеблется в пределах 0,2—3 мм. Применяется при изготовлении различных емкостей, где требуются герметичные швы — бензобаки, трубы, бочки, сильфоны и др.
Частным случаем этого вида сварки является шовная конденсаторная сварка.
Технология
Шовная сварка является разновидностью контактной сварки, поэтому в основу её технологии заложены тепловое воздействие электрического тока по закону Джоуля — Ленца и усилие сжатия свариваемых деталей.
Существует три способа выполнения шовной сварки: непрерывная, прерывистая и шаговая.
Непрерывная шовная сварка осуществляется при непрерывном движении деталей и непрерывном протекании сварочного тока. Толщина свариваемых листов, как правило, не превышает 1 мм. Применяется редко из-за перегрева сварочных роликов и свариваемых деталей, невысокого качества сварки и относительно низкой стойкости электродов. Используется для сварки неответственных изделий из малоуглеродистых сталей.
Циклограмма прерывистой шовной сварки
Прерывистая шовная сварка осуществляется при непрерывном движении деталей и прерываемом включении сварочного тока. Герметичность швов, обеспечиваемая перекрытием литых ядер сварных точек, достигается сбалансированным соотношением скорости вращения роликов и частоты импульсов тока. Толщина свариваемых листов — до 3 мм. Способ прерывистой шовной сварки получил наибольшее распространение благодаря меньшему перегреву роликов и заготовок.
Шаговая шовнаясварка осуществляется в ходе прерывистого движения деталей (на шаг), с помощью больших величин сварочного тока, включаемого в момент остановки роликов. Характеризуется наименьшим перегревом роликов и заготовок. Толщина свариваемых листов — до 3 мм. Применяется для сварки алюминиевых сплавов и плакированных металлов.
Желательный диаметр электродов 150—200 мм, так как при меньшем диаметре увеличивается их износ. При сварке металлов толщиной менее 0,5 мм применяют электроды диаметром 40—50 мм. Для изготовления электродов для точечной и роликовой сварки используется медь марки М1, кадмиевая, хромистая, бериллиевая бронзы и другие сплавы.
1. Описание изделия и условия его эксплуатации
Гашение электрической дуги в вакуумных выключателях происходит в глубоком вакууме (1,3-102 — 1,3-105 Па), обладающем весьма высокой электрической прочностью, вследствие чего значительно уменьшаются межконтактный промежуток и габариты дугогасительного устройства по сравнению с масляными и воздушными выключателями. Вакуумная дугогасительная камера (ВДК) состоит из следующих основных элементов (рис. 1): изоляционного корпуса, токоведущих стержней с коммутирующими контактами, системы металлических экранов, фланцев и сильфона.
Рис. 1. Дугогасительная камера вакуумного выключателя: 1 — изоляционная камера; 2 — токоведущий стержень с контактами: 3 — экран; 4 — фланец; 5 — сильфон
Изоляционный корпус обеспечивает электрическую прочность. По внутренней поверхности (вакуум внутри камеры на уровне 1*102 — 105 Па поддерживается за счет применения вакуумплотной изоляционной керамики и герметичного сварного соединения фланцев с корпусом).
сборка сварка контактная сталь
Сильфон
Исходные данные:
Вид сварки - контактная шовная сварка.
Материал – 12Х18Н10Т
Толщина трубы δ1 = 0,5 мм.
Длина трубы ( L) = 3000 мм.
Диаметр трубы (d) = 70 мм.
Толщина сильфона δ2 = 3 мм.
Длина сильфона (l) = 700 мм.
Диаметр сильфона (D) = 115 мм.
Разработать технологию и технологическую оснастку для сварки арматуры сильфона. Нагрузка изделия циклическая – знакопеременная. Программа выпуска 50000 изделий в год.
Обоснование выбора материала его основные свойства
Исходя из требований, предъявляемой к конструкции в качестве основного материала целесообразно использовать сталь 12Х18Н10Т. Среди всех марок сталей обладающих достаточно высокой коррозионной стойкостью и высокими механическими свойствами, наилучшей материалом для изготовления данного изделия является сталь 12Х18Н10Т. Данная сталь обладает исключительно ценными свойствами и прежде всего очень высокой химической стойкостью в наиболее агрессивных средах.
Химический состав в % стали 12Х18Н10Т указан в таблице 2.1
Таблица 2.1 - Химический состав в % стали 12Х18Н10Т. [4]
| Fe | C | Si | Mn | Ni | S | P | Cr | Cu | Прочие элементы |
| основа | До 0,12 | До 0,8 | До 2 | 9-11 | До 0,02 | До 0,035 | 17-19 | До 0,3 | Ti= (%C-0,02) 5≥0,7 |
Физические свойства стали 12Х18Н10Т приведены в таблице 1.2.
Таблица 1.2 Физические свойства стали 12Х18Н10Т. [5]
| Т | 10 6 | E 10 - 5 | | C | R 10 9 | r |
| Град,°C | 1/Град | МПа | Вт/ (м·°C) | Дж/ (кг·°C) | Ом·м | кг/м3 |
| 1.98 | ||||||
| 16.6 | 1.94 | |||||
| 17.0 | 1.89 | |||||
| 17.2 | 1.81 | |||||
| 17.5 | 1.74 | |||||
| 17.9 | 1.66 | |||||
| 18.2 | 1.57 | |||||
| 18.6 | 1.47 | |||||
| 18.9 | ||||||
| 19.3 |
Механические свойства стали 12Х18Н10Т приведены в таблице 2.2.
Таблица 2.2.
Механические свойства при Т=20°С материала 12Х18Н10Т.[5]
| Сортамент | σв | σт | δ5 | ψ | KCU | Термообработка |
| - | МПа | МПа | % | % | кДж / м2 | Закалка 1050-1100°С, вода |
| Поковки | - |
Обозначения:
Механические свойства: σв - Предел прочности, [МПа]; σт - Предел текучести, [МПа]; δ5 - Относительное удлинение, [%]; ψ - Относительное сужение, [%]; KCU - Ударная вязкость, [кДж / м2].
Физические свойства:
Т - Температура при которой получены данные свойства, [Град];
Е - Модуль упругости первого рода, [МПа];
- Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20о-Т), [1/Град];
- Коэффициент теплопроводности, [Вт/ (м×Град)];
C - Удельная теплоемкость материала (диапазон 20o - T), [Дж/ (кг·град)]
R - Удельное электросопротивление, [Ом·м]
r - Плотность материала, [кг/м3].
Примечание: Сталь 12Х18Х10Т относится к коррозионно-стойким сталям, которые обладают высокой коррозионной стойкостью при комнатных и повышенных до 800°С температурах как в атмосферной так и в газовой среде.