Методические указания к проведению практических занятий

для студентов дневной и заочной формы обучения

специальности 210107 «Электронное машиностроение»

по направлению 210100.62 «Электроника и микроэлектроника»,

специальности 150200 «Оборудование и технология сварочного производства»

по направлению 150202 «Машиностроительные технологии и оборудование»

Одобрено

редакционно-издательским советом

Саратовского государственного

технического университета

имени Гагарина Ю.А.

Саратов 2013

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Методические указания по проведению практических занятий адресовано студентам очной и заочной формы обучения специальности 050501.65 Профессиональное обучение (машиностроение и технологическое оборудование), специализация Технологии и технологический менеджмент в сварочном производстве и предназначено для выполнения практических занятий и раздела «Расчет режимов сварки» курсовой работы (проекта).

В данном пособии приводятся расчеты режимов:

- ручной дуговой покрытыми электродами;

- механизированной и автоматической в среде углекислого газа;

- автоматической и полуавтоматической под флюсом.

1. Общие положения

1. При описании раздела «Расчет режимов сварки» следует:

а) дать определение режима, принятого для изготовления сварной конструкции вида сварки;

б) перечислить основные и дополнительные параметры режима выбранного вида сварки;

в) для примера привести расчет режима сварки стыкового или углового шва сварной конструкции, для чего сделать эскиз этого соединения в соответствии с типом соединения по ГОСТу на выбранный вид сварки.

2. Основные типы соединений, выполняемых под флюсом, регламентированы ГОСТ 8713-79 – «Сварка под флюсом, соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры».

3. Основные типы соединений, выполняемых в среде защитных газов также регламентированы ГОСТ 14771-76 – «Швы сварных соединений. Электродуговая сварка в защитных газах. Основные типы и конструктивные элементы».

4. Основные типы соединений, выполняемых ручной дуговой сваркой регламентированы ГОСТ 5264-80 – «Ручная дуговая сварка. Соединения сварные. Основные типы и конструктивные элементы».

6. Результаты расчетов режимов сварки следует занести в таблицу.

2. Расчет режимов ручной дуговой сварки

Режимом сварки называют совокупность основных характеристик сварочного процесса, обеспечивающую получение сварных швов заданных размеров, формы и качества.

При ручной дуговой сварке основными параметрами режима являются

1. Диаметр электрода, d_эл, мм.

2. Сила сварочного тока, I_св, А.

3. Напряжение на дуге, U_д, В.

4. Скорость сварки, V_св, м/ч.

Дополнительными параметрами режима являются:

5. Род тока.

6. Полярность тока (при постоянном токе).

2.1. Расчет режима сварки швов стыковых соединений

Швы стыковых соединений могут выполняться с разделкой и без разделки кромок по ГОСТ 5264-80.

Диаметр электрода при сварке швов стыковых соединений выбирают в зависимости от толщины свариваемых деталей.

При выборе диаметра электрода при сварке стыковых швов в нижнем положении следует руководствоваться данными таблицы 1.

Таблица 1 - Рекомендуемые диаметры электродов при сварке стыковых швов в нижнем положении, мм

При сварке многослойных швов на металле толщиной 10 – 12 мм и более первый слой должен свариваться электродами на 1 мм меньше, чем указано в таблице 1, но не более 5 мм (чаще всего 4 мм), так как применение электродов больших диаметров не позволяет проникнуть в глубину разделки для провара корня шва.

При определении числа проходов следует учитывать, что сечение первого прохода не должно превышать 30-35 мм² и может быть определено по формуле:

F₁ = (6 – 8) · d_эл, мм², (1)

а последующих проходов – по формуле:

F_с = (8 – 12) · d_эл, мм² , (2)

где F₁ – площадь поперечного сечения первого прохода, мм²;

F_с – площадь поперечного сечения последующих проходов, мм²;

d_эл – диаметр электрода, мм.

Для определения числа проходов и массы наплавленного металла требуется знать площадь сечения швов.

Площадь сечения швов представляет собой сумму площадей элементарных геометрических фигур, их составляющих. Тогда площадь сечения одностороннего стыкового шва выполненного без зазора можно определить по формуле:

F₁ = 0,75 е · g , мм² , (3)

а при наличии зазора в соединении – по формуле:

(F₁ + F₂) = 0,75 е · g + S · в, мм², (4)

где е – ширина шва, мм; g – высота усиления шва, мм; S – толщина свариваемого металла, мм; в – величина зазора в стыке, мм.

Площадь сечения стыкового шва с V–образной разделкой и с подваркой корня шва (см. рис. 1) определяется как сумма геометрических фигур:

F = F₁ + F₂ + F₃ + 2F₄, (5)

Рисунок.1. Геометрические элементы площади сечения стыкового шва:

где S – толщина металла, мм; h – глубина проплавления, мм; c – величина притупления, мм; e – ширина шва, мм; e₁ – ширина подварки корня шва, мм; в – величина зазора, мм; g – высота усиления шва, мм; g₁ – высота усиления подварки корня шва, мм; α – угол разделки кромок.

Глубина проплавления определяется по формуле:

h = (S - c), мм. (6)

Площадь сечения геометрических фигур (F₁ + F₂) определяют по формуле 4, F₃ – по формуле 3, а площадь прямоугольных треугольников F₄ определяют по формуле:

F₄ = h · x/2, мм² , (7)

где x = h · tg α/2;

тогда:

F₄ = (h² ·tg α/2) /2, мм², (8)

Но рассматриваемая нами площадь V–образного шва состоит из двух прямоугольных треугольников, поэтому:

2F₄ = h² · tg α/2, мм² . (9)

Подставляя значения элементарных площадей в формулу (5), получим:

F_н = 0,75 · е · g +в · S + 0,75 e₁ · g₁ + h² · tg α/2, мм² . (10)

При X–образной разделке площадь наплавленного металла подсчитывают отдельно для каждой стороны разделки.

Зная общую площадь поперечного сечения наплавленного металла (F_н), а также площадь поперечного сечения первого (F₁) и каждого из последующих проходов шва (F_с), находят общее число проходов «n» по формуле:

n = (F_n-F₁/F_с) + 1. (11)

Полученное число округляют до ближайшего целого.

Расчет сварочного тока при ручной дуговой сварке производится по диаметру электрода и допускаемой плотности тока по формуле:

I_св = F_эл · j = (π · d_эл² / 4) · j , А, (12)

где π – 3,14;

j – допустимая плотность тока, А/мм²;

F_эл– площадь поперечного сечения электрода, мм²;

d_эл – диаметр электрода, мм.

Сварочный ток определяется для сварки первого прохода и последующих проходов только при сварке многопроходных швов.

Допустимая плотность тока зависит от диаметра электрода и вида покрытия: чем больше диаметр электрода, тем меньше допустимая плотность тока, так как ухудшаются условия охлаждения (см. табл. 2).

Таблица 2 - Допустимая плотность тока в электроде при ручной дуговой сварке

Напряжение на дуге при ручной дуговой сварке изменяется в пределах 20-36 В и при проектировании технологических процессов ручной дуговой сварки не регламентируется.

Поэтому напряжение на дуге следует принять какое – то конкретное.

Скорость перемещения дуги (скорость сварки) следует определять по формуле:

V_св = L_н · I_св / γ · F_н · 100, м/ч, (13)

где L_н – коэффициент наплавки, г/А час; (см. табл. 3)

γ – плотность наплавленного металла за данный проход, г/см³ (7,8 г/см³ – для стали);

I_св – сила сварочного тока, А;

F_н – площадь поперечного сечения наплавленного металла, мм².

Скорость перемещения дуги (скорость сварки) определяют для первого прохода и последующих проходов только при сварке многопроходных швов. Результаты расчета режима сварки стыкового шва следует занести в табл. 3.

Таблица 3 - Режимы сварки стыкового шва и его размеры