Расчёт параметров электродуговой ручной сварки
Федеральное агентство по образованию
Московский государственный строительный университет
Зачётное задание по дисциплине
«Материаловедение и технология конструкционных материалов»
Расчёт параметров электродуговой ручной сварки
Выполнил: Живых В.В. гр. Э-13
Проверил: Густов Ю.И.
Москва 2007
ЗАДАНИЕ:
Исходные данные:
- содержанием углерода в стали С=0,16%
- толщина стального листа t=6 мм
- длина сварного шва L=0,3 м
- вид сварного соединения - угловое
Для железоуглеродистого сплава с содержанием углерода С=0,16%
- Указать марку стали и дать её название
- Определить свариваемость
- Установить температуру подогрева
- Определить твёрдость и предел текучести метало шва
Вычертить схему сварного соединения с толщиной листа t=6 мм и выбрать:
- Тип и марку покрытого электрода для ручной и дуговой сварки
- Диаметр электрода d мм
- Сварочный ток I А
- Напряжение на дуге U В
- Скорость сварки V м/час при длине шва L=0,3 м
- Основное (технологическое) и полное время сварки То, Тс [час]
- Источник питания
Виды сварных соединений и типы швов при дуговой сварке: а — стыковое; б — тавровое; в, г, д — нахлёсточные; е — угловое; 1 — стыковой шов; 2 — угловой шов таврового соединения; 3 — фланговый угловой шов нахлёсточного соединения; 4 — лобовой угловой шов нахлёсточного соединения; 5 — электро-заклёпочный шов нахлёсточного соединения; 6 — шов углового соединения.
1.
2.
CЕ=Сэкв=C+
По углеродному эквиваленту различают следующую свариваемость:
1) ХОРОШАЯ СЕ<0,25 % - сварка возможна всеми видами сварки при любых климатических условиях, без применения технологических мер
2) УДОВЛЕТВОРИТЕЛЬНАЯ 0,35≤СЕ≤0,25 % – сварка возможна отдельными видами сварки при t≥+5ºС с предварительным подогревом
3) ОГРАНИЧЕННАЯ 0,35≤СЕ≤0,4 % - сварка возможна конкретными видами сварки с предварительным и сопутствующим подогревом в узком интервале режима сварки.
4) ПЛОХАЯ СЕ>0,4 %
Из формулы следует, что CЕ=Сэкв=0,16 % - следовательно свариваемость хорошая.
3.
Тпод=350 Сэкв=С+0,002t, t-толщина листа стали
Т.к. свариваемость стали хорошая – подогрев не нужен.
4.
НВ=афер ·НВфер+bц ·НВц,
Твердость феррита НВфер=1000 мПа
Твёрдость цементита НВц=10 000мПа
100% цементита образуется при содержании углерода 6,69%, из этого следует, что при содержании углерода 0,16 bц=0,16 · = 2,39 %,
тогда афер=100-2,39=97,61 %
По формуле вычисляем твердость стали НВ=118
Зная твёрдость стали, определяем предел текучести σт=0,245 НВ= 28,91
предел σв=0,35 НВ= 41,3
Схема углового сварного соединения:
|
|
|
|
Электрический держатель |
|
“масса” |
|
ТС |
|
Электрод покрытый плавящийся |
Прямая полярность применяется в случае сварки, обратная в случае наплавки.
5.
σв= 41,3, выбираем тип электрода Э-42 марки УОНИИ 13/42
6.
Для угловых
швов диаметр электрода выбирается по величине катета углового шва из таблицы
зависимость толщины сварного элемента от предела текучести. Получаем размер катета
7. I [А]
Iсв=k·dэл
где k=35÷60 А/мин – погонная сила тока, для легированных сталей k=35, для углеродистых k=60
Получаем Iсв=240 [А]
8. Uдуги [В]
Uдуги = Uст.д.+Uкат.+Uанод, где Uкат.+Uанод ≈ 18÷20 В
Напряжение столба дуги Uст.д.=lдуги·Е, где Е=3÷5 В/мм – напряженность электрического поля, lдуги=
Получаем Uдуги =22 [В]
9. Vсв=
Для определения Т0 определим массу наплавленного металла М=ρ· Vшва , где Vшва- объём шва. Vшва=Fшва· Lшва, Fшва- площадь сечения шва, Lшва- длина шва. Fшва=0,5 · кат.2 · kувел. , где kувел.=1,2
Получаем площадь сечения шва Fшва=0,000015 м2,
Объём шва Vшва=0,000015·0,3=0,0000045 м3
Масса наплавленного металла М=7,8·103·15·10-6=0,117 кг
С другой стороны масса наплавленного металла выражается
М=α·Iсв·Т0, где α ≈ 8 – коэффициент наплавки
Т0=, Получаем Vсв=
10. о, Тс [час]
Т0=полное время Тс≈1,5 То= 0,027 [час]
11.
Определяем полную мощность сварки N= Iсв· Uдуги=240·22=5,28 [кВт]
Эффективная мощность сварки Nэф=η·Nполн=0,75· Nполн=3,96 [кВт]