Расчет режимов автоматической сварки

Расчет силы сварочного тока, А

;

где, I_св – сила сварочного тока, А;

- 3,14;

d_пр – диаметр сварочной проволоки;

a – плотность тока, принимается равной a≥40-50А/мм², при сварке для более глубокого проплавления.

Зависимость напряжения дуги от силы сварочного тока (флюс ПФК-56с) приведены в таблице 2.4.1:

Таблица 2.7.1-Зависимость напряжения дуги от силы сварочного тока

Сила сварочного тока, А	180-300	300-400	500-600	600-700	700-850	850-1000
Напряжение дуги, В	32-34	34-36	36-40	38-40	40-42	41-43

I_св= = 883А

2) Скорость подачи сварочной проволоки, м/ч

V_пр= ;

где, α_р – коэффициент расплавления сварочной проволоки, г/Ач для переменного тока определяется по формуле :

α_р = 2+ ;

I_св – сила сварочного тока, А;

π – 3,14;

d_пр – диаметр сварочной проволоки, мм;

ρ – плотность металла г/см³, (для стали ст3=7,8г/см³);

α_р = 2+ = 15,28 г/Ач;

V_пр= = 88,25 м/ч.

3) Скорость сварки, м/ч

V_св= ;

где, α_н – коэффициент наплавки, г/Ач;

α_н = α_р ;

Коэффициент наплавки для постоянного тока α_р рассчитывается по формуле:

α_р = 2+ ;

α_р = 2+ = 15,28г/Ач

I_св – сила сварочного тока, А;

F_β – площадь поперечного сечения одного валика, см², принимаем равным 0,4см²;

ρ – плотность металла г/см³, (для стали 09Г2С=7,8г/см³);-

V_св= = 57,7 м/ч.

Масса наплавленного металла, г

G_н = V_н×ρ;

где, V_н – объем наплавленного металла, см³;

ρ – плотность металла г/см³, (для стали 09Г2С=7,8г/см³);

G_н =1,3 ×7,8 = 9,98г.

Выполним расчёт общей массы наплавленного металла на корпусные швы L_шва=31,8 м

G_общ.н=G_н×L_шва

G_общ.н=9,98×31,8=317,5 кг.

5) Объем наплавленного металла, см³

V_н = F_н×h;

где, F_н – площадь наплавленной поверхности, см²;

h- высота наплавленного слоя, мм;

V_н = 0,8×1,6 = 1,3см³.

Расход сварочной проволоки, г

G_пр = G_н×(1+ψ);

где, G_н – масса наплавленного металла, г;

ψ – коэффициент металла на угар и разбрызгивание, принимается равным 0,02-0,03;

G_пр = 9,98×(1+0,03) = 10,3г.

7) Расход флюса, г/пог. м

G_ф = ;

где U_д – напряжение на дуге, В, берем из таблицы 2.4.1- Зависимость напряжения дуги от силы тока;

V­_св – скорость сварки, м/ч;

G_ф = = 543,5 г/пог.м.

Выполним расчёт общей массы флюса

G_общ.ф=G_ф× L_шва=543,5×31,8=17,28 кг.

Время горения дуги, ч

t₀ = ;

где G_н – масса наплавленного металла, г;

I_св – сила сварочного тока, А;

где, α_н – коэффициент наплавки, г/Ач;

t₀ = = 2,35 ч.

Полное время сварки, ч

T = ;

где, t₀ – время горения дуги, ч;

K_п – коэффициент использования сварочного поста, принимается равным 0,6-0,7;

T = = 3,92ч.

10) Расход электроэнергии, кВт/ч

A = ;

где, U_д – напряжение на дуге, В;

I_св – сила сварочного тока, А;

η – КПД источника питания, при переменном токе принимается 0,8-0,9;

W₀ – мощность источника питания, работающего на холостом ходе, кВт×ч, на переменном токе принимаем равным 0,2-0,4кВт;

T – полное время сварки, ч;

t₀ – время горения дуги, ч;

A = ×2,35×0,3×(3,92-2,35) = 51,31 кВт×ч.

2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1Последовательность изготовления конструкции

Дать характеристику изделию (конструкции) согласно типового задания предприятия, на котором студент проходил производственную практику. Указать назначение изделия, условия его работы на предприятии.

Технологический процесс изготовления конструкции представляет собой последовательность переходов в операциях, производимых для получения изделия. Технологический процесс составляется в соответствии с технологической картой, то есть последовательного изготовления узлов и конструкций в целом. технологическая карта представляет собой следующую последовательность:

1. Очистка металла

2. Правка

3. Разметка

4. Резка

5. Штамповка

6. Подготовка кромок

7. Вальцовка

8. Гибка

9. Сборка

10. Сварка

Рассмотрим технологическую последовательность на примере изготовления простого узла: урна.

Для выполнения работы необходимо произвести подготовку металла под сварку согласно технологической карте, для этого на заготовительном участке его подвергают первоначальной обработке. В подготовительную работу входят следующие операции: правка, очистка, разметка, резка, подготовка кромок.

1. Очистка поверхности металла от загрязнений, масел, ржавчины производится на гидравлических дробе-пескоструйных и дробе-пескометных установках (или металлической щеткой). Также металл очищают стальными вращающимися щетками, шлифовальными кругами, пламенем сварочной горелки, травлением в растворе кислот и щелочей.

2. Прокат поступающий с завода-изготовителя может иметь неровности и искривления. Прокат правят в холодном состоянии на правильных станках (или вручную на правильном стенде). Правку тонколистового металла проводят в холодном состоянии на листоправильных вальцах или прессах, толстолистового металла — в горячем состоянии вручную на правильных плитах.

3. Разметка производится путем нанесения на металл конфигурации заготовки с припуском. Припуск — это разность между размером заготовки и чистовым размером детали. Припуск снимают при последующей обработке. Для разметки применяются разметочные столы или плиты необходимых размеров. При ручной разметке перенос размеров с чертежа на металл в натураль­ную величину осуществляется при помощи рулетки, чертилки, металлической линейки и угольника. Разметка производится с соблюдением экономии металла.

4. Резка выполняется кислородными резаками по намеченной линии контура детали вручную или газорезательными машинами специального назначения. Резка на механических станках более-производительна и дает высокое качество реза. Для механической прямолинейной резки листового металла применяют гильятиновые пресс-ножницы, для резки профильного проката применяют прокатные пресс-ножницы.

5. Штамповка заготовок проводится в холодном или горячем состоянии. Стальные листы толщиной до 6...8 мм штампуют в хо­лодную. Для металла толщиной 8... 10 мм применяют штамповку с предварительным подогревом.

6. Заготовки зачищаются для удаления заусенцев с кромок деталей после штамповки, а также для удаления с поверхности кромок окалины и шлаков после кислородной резки. Для зачистки мелких деталей используют стационарные установки с наждачными кругами. Крупногабаритные детали зачищают переносными пневматическими или электрическими шлифмашинками. Кромки очищают стальными вращающимися щетками, шлифовальными кругами, пламенем сварочной горелки.

Подготовку свариваемых кромок деталей большой толщины выполняют кислородной резкой или обработкой на строгальных или фрезерных станках. Подготовка кромок производится в зависимости от толщины металла, при толщине более 4 мм. производится V, X, K-образный скос кромок.

7. С помощью роликовых вальцов изготавливаются обечайки для сварки различных емкостей цилиндрической формы.

8. Для подготовки тонколистового металла используются кромкогибочные прессы или специальные станки. Гибку деталей и заготовок проводят на металлогибочных вальцах

9. Сборка и прихватка.

Сборка является ответственной операцией в технологическом процессе изготовления конструкций. При сборке важно обеспе­чить точность пригонки и совпадения кромок свариваемых эле­ментов. При сборке могут использоваться сборочно - сварочные приспособления. Точность сборки указывается на чертеже и в технических условиях, для проверки точности сборки использу­ются шаблоны, щупы, измерители швов. Применяются три мето­да сборки и сварки конструкций:

1) Сборка узла а целом с последующей сваркой - изготавливают простые узлы.

2) Последовательная сборка и сварка путем наращивания эле­ментов - способ малопроизводителен.

3) Поузловая сборка и сварка с последующей сборкой и сваркой конструкций из этих узлов - наиболее прогрессивен.

В процессе сборки детали скрепляются короткими, однослой­ными швами, называемыми прихватками. Выполняют их элек­тродами того же типа, что и сварку данного изделия. Длина при­хватки берется от 20 до 120 мм, расстояние между прихватками 200 - 500 мм, перед наложением основного шва с прихваток уда­ляется шлак.

При сборке важное выдержать необходимый зазор и требуемое совмещение кромок.

Первый узел – сборка и прихватка

Выставляется задняя стенка позиция №2 и левая боковина позиция №5. Сборку производится согласно чертежа, с соблюдением точности при­гонки и совпадения кромок. Расставляются прихватки электродом УОНИ 13/55, d эл. = 3 мм, I _св = 115 А. Длина прихваток 20 мм, через каждые 210мм.

Второй узел - сборка и прихватка.

Выставляются согласно чертежа перед­няя стенка позиция №3 и правая боковина позиция №4. Сварка производится как в узле №1

Третий узел - сборка узлов и сварка.

Согласно чертежа производится сборка и выполнение прихваток первого и вто­рого узла. При сборке соблюдаются точность пригонки, подгоняются узлы, выверяются диагонали. Затем произ­водится сварка коробки. Чтобы избе­жать деформации и напряжения соблюдаются меры по их предупреж­дению:

1) расставляются прихватки

2) соблюдается порядок наложения швов.

Швы производятся угловые, без скоса кромок. Кромки совпадают, зазор выставляется 0+2, ширина шва 8 ± 4, усиление 0,5 +1,5 - 0,5. Электродом производятся колебательные движения, в конце заваривается кратер.

Четвертый узел - сборка и сварка узла.

Согласно чертежа устанавливается третий узел. На днище позиции №1 вымеряются углы, центр и расставляются прихватки, очищаются от шлака и производится сварка с соблюдением мер по предупреждению напряжений и деформаций - соблюдается порядок наложения швов, Соеди­нения тавровые, шов выполняется согласно чер­тежа.

Шов 1, 3, 4 выполняются по ГОСТ 5264 - 80 - Т1 ∆3.

Шов №2 согласно ГОСТ 11534 - 75 - Т5 ∆3.

При выполнении этих швов целесообразнее конструкцию устанавливать в удобное положение и швы распола­гать «в лодочку». Детали на столе устанавливаются под углом 45°, с наклоном в 10°, чтобы предотвратить затекание жидкого металла впереди электрода. Дуга горит устойчиво при опирании покрытия электрода на свариваемые кромки изделия. В конце заваривается кратер.

Общий вид изделия

2.2Контроль изготовленной конструкции

В процессе изготовления сварной конструкции необходимо обеспечить требования к сварному шву и качество изделия. Контроль качества изготавливаемой конструкции производится с целью выявления дефектов сварного шва, дефектных участков швов и околошовной зоны. Контроль осуществляется различными методами неразрушающего и разрушающего контроля.

В этом разделе необходимо дать краткое описание контролю внешним осмотром и любому из неразрушающих методов

Внешний осмотр позволяет выявить следующие дефекты:

1. отклонения от геометрических размеров шва – усиление, ширина шва, чешуйчатость.

2. поры

3. свищи

4. шлаковые включения

5. незаплавленный кратер

6. трещины

7. брызги металла

8. незаваренный корень шва

Внутренние дефекты выявляются рентгенографическими методами, ультразвуковой дефектоскопией, испытанием на герметичность. Этими методами выявляются:

1. поры

2. трещины

3. шлаковые включения

2.3Инструкционно-технологическая карта