Методические указания предназначены для практического освоения принципов определения режимов ручной дуговой сварки в рамках изучаемо - shikardos.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
страница 1
Похожие работы
Название работы Кол-во страниц Размер
Методические указания по выполнению контрольных работ, варианты контрольной... 1 210.61kb.
Установка «Mobitig 280 dc» 1 9.54kb.
Методические указания по русскому языку для переводчиков. Введение... 1 243.76kb.
Методические указания по изучению английского языка для специальности... 4 618.32kb.
Методические указания Красноярск ипк сфу 2011 Учебное издание 2 1020.41kb.
Методические указания для выполнения самостоятельной работы 37 Методические... 6 1220.09kb.
Санитарная гидротехника 1 155.68kb.
Методические указания к практическим занятиям Для студентов направления... 2 355.96kb.
Методические указания к практическим занятиям Для студентов, обучающихся... 2 307.57kb.
Методические указания для преподавателя, методические указания для... 4 922.8kb.
Методические указания по выполнению контрольных работ включают методические... 2 488.03kb.
Экзаменационный билет №7 1 170.48kb.
- 4 1234.94kb.
Методические указания предназначены для практического освоения принципов определения - страница №1/1

Методические указания предназначены для практического освоения принципов определения режимов ручной дуговой сварки в рамках изучаемого курса, формирования знаний, умений и навыков обучаемого.

В результате выполнения работы студент должен:

– знать технико-технические особенности определения режимов ручной дуговой сварки;

– уметь практически рассчитывать режимы ручной дуговой сварки;

– владеть навыками анализа и обоснования материала, проведения необходимых экспериментов, установления зависимости между параметрами, работать самостоятельно и в коллективе.
Цель работы – приобретение знаний, умений и навыков определения режимов ручной дуговой сварки.

Задачи.

1. Ознакомиться с сущностью и научиться рассчитывать режимы ручной дуговой сварки.

2. Пользуясь предложенной методикой, рассчитать режимы ручной дуговой сварки сварного соединения согласно индивидуального задания.
Оборудование и материалы
1. Лабораторные образцы сварных соединений.
Основные теоретические положения
Ручная дуговая сварка относится к термическому классу сварки. Процесс осуществляется сварочными электродами, подача которых в дугу и перемещение вдоль свариваемых заготовок выполняется сварщиком вручную. В процессе сварки происходит оплавление поверхностей свариваемых заготовок под воздействием электрической дуги с образованием общей ванны расплавленного металла, после кристаллизации которой и получается неразъемное соединение.

Электрическая дуга представляет собой мощный стабильный электрический разряд в газах, сопровождаемый выделением значительного количества тепла и света. Возникновение дуги обусловлено эмиссией электронов с катода и ионизацией газового промежутка. Выделение электронов с поверхности катода достигается за счет термо- и автоэлектронной эмиссии, а также эмиссии в результате ударов положительных ионов. Ионизацию газового промежутка вызывают нагрев, облучение и соударение частиц.


Температура столба дуги зависит от материала электрода и состава газов в дуге, а температура катодного и анодного пятен приближается к температуре кипения металла электродов. Эти температуры для дуги покрытого стального электрода составляют соответственно ~6000 K и ~3000 K. При этом в анодной области дуги, как правило, выделяется значительно больше тепловой энергии, чем в катодной.

Дуга горит между сварочным электродом и свариваемым (основным) металлом. Применяют неплавящиеся и плавящиеся электроды (рис. 1). Неплавящиеся электроды изготавливают из электротехнического угля, синтетического графита или вольфрама. Для плавящихся электродов наиболее распространенным материалом является холоднотянутая проволока, а также ленты и электродные пластины.














а

б

Рис. 1. Схема ручной дуговой сварки неплавящимся (а) и плавящимся (б) электродом:

1 – свариваемый металл; 2 – электрическая дуга; 3 – электрод; 4 – электрододержатель; 5 – присадочный материал
В зависимости от материала и числа электродов, а также способа включения электродов и заготовки в цепь электрического тока различают следующие разновидности дуговой сварки:

– сварка неплавящимся электродом дугой прямого действия, при которой соединение выполняется путем расплавления только основного металла, либо с применением присадочного металла;

– сварка плавящимся электродом (металлическим) дугой прямого действия с одновременным расплавлением основного металла и электрода, который пополняет сварочную ванну жидким металлом;

– сварка косвенной дугой, горящей между двумя, как правило, неплавящимися электродами, при этом основной металл нагревается и расплавляется теплотой столба дуги;

– сварка трехфазной дугой, при которой дуга горит между каждым электродом и основным металлом.

Ручной дуговой сваркой соединяют углеродистые, легированные и высоколегированные стали, чугуны, медь, алюминий, титан и сплавы на основе указанных металлов. Применяют переменный (сварочные трансформаторы) или постоянный (сварочные выпрямители и генераторы) электрический ток. Сварочные трансформаторы проще в эксплуатации, значительно долговечнее и обладают более высоким КПД. Постоянный ток предпочтителен в технологическом отношении: повышается устойчивость горения дуги, улучшаются условия сварки в различных пространственных положениях, появляется возможность вести сварку при прямой и обратной полярностях и т.д.

Ручная сварка позволяет выполнять швы в любых пространственных положениях: нижнем, вертикальном, потолочном. Ручная сварка удобна при выполнении коротких криволинейных швов в любых пространственных положениях, при выполнении швов в труднодоступных местах, а также при монтажных работах и сборке конструкций сложной формы.

Оборудование для ручной сварки: источник питания дуги, электрододержатель, гибкие провода, защитная маска или щиток.

Электроды для ручной сварки представляют собой стержни длиной 50…450 мм с нанесенными на них покрытиями, которые обеспечивают стабильное горение дуги, защиту расплавленного металла, получение шва заданного состава и свойств. При сварке сталей в качестве стержней используют стальную сварочную проволоку диаметром, мм: 1,5; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0 и 8,0.

Покрытия в зависимости от химического состава бывают рутиловыми (обозначаются буквой "Р"), кислыми (А), основными (Б), целлюлозными (Ц), смешанными (например РБ) и прочими (П). В состав покрытия электродов входят стабилизирующие, газообразующие, шлакообразующие, раскисляющие, легирующие и связующие составляющие.

По назначению стальные электроды, согласно государственным стандартам, подразделяются на 4 типа:

1) Электроды для сварки конструкционных сталей. Обозначаются буквой "Э" и цифрой, указывающей минимальный предел прочности в 10-1 МПа, например: Э38, Э50, Э85, Э150. Здесь различают электроды для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей


с временным сопротивлением разрыву до 600 МПа (в условном обозначении электродов ставится буква "У") и электроды для сварки легированных конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву свыше 600 МПа (обозначаются "Л").

2) Электроды для сварки легколегированных теплоустойчивых сталей, например: Э-09М, Э-05Х2М, Э-10Х1М1НФС. Здесь и далее число, стоящее после буквы "Э", указывает содержание углерода в сотых долях процента, последующие буквы и цифры показывают гарантированное содержание легирующих элементов в наплавленном металле по тем же правилам, что и при маркировке сталей. В условном обозначении ставится буква "Т".

3) Электроды для сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами (В): Э-02Х11НВМФ, Э-02Х19Н9Б. Эти электроды применяют для сварки коррозионно-стойких, жаропрочных и жаростойких высоколегированных сталей.

4) Электроды для наплавки поверхностных слоев, например: Э-10Г2, Э-80В18Х4Ф, Э-350Х26Г2Р2СТ обозначаются "Н".

Каждому типу электрода соответствует одна или несколько марок электродов, т.е. негостированных обозначений электродов, присвоенных заводом-изготовителем. Марка электродов характеризуется определенным составом покрытия, маркой электродной проволоки, технологическими свойствами и характеристиками наплавленного металла.

Условное обозначение электродов для сварки сталей состоит из типа и марки электрода, марки и типа покрытия, диаметра, механических характеристик наплавленного металла и металла шва, обозначения рода используемого тока, пространственного положения шва и номера ГОСТа.

Например, обозначение расшифровывается следующим образом: Э46А – тип электрода по ГОСТ 9466-75 (Э – электрод для дуговой сварки; 46 – минимальное значение временного сопротивления sВ=460 МПа; А – металл шва обладает повышенной пластичностью); УОНИ-13/45 – марка электрода; 3,0 – диаметр стержня электрода; У – электрод для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей; Д2 – электрод с толстым покрытием второй группы. Цифры 432(5) характеризуют прочностные и пластические характеристики металла шва; Б – тип покрытия (основное); 1 – указывает род используемого тока, 0 – пространственное положение и способ получения шва.
Задание
1. Пользуясь приведенной ниже методикой, необходимо определить режимы ручной дуговой сварки в соответствии с индивидуальным вариантом задания(8) (табл. 1).

Таблица 1


Индивидуальные задания по лабораторной работе


вар.


Тип соединения

Толщ. листов S, мм

Длина швов L, м

Марка электрода

Тип электрода

1

С2

2

0,6

МР-3

Э46

2

С2

4

4,0

ЦЛ-30

Э-09ХМ

3

С17

13

3,0

ЦЛ-26М

Э-10Х3М1ВФ

4

С17

40

6,0

УОНИ-13/45

Э42А

5

С17

22

2,5

ВСЦ-3

Э50

6

Н2

12

10,0

ЦЛ-20

Э-09Х1МФ

7

Н2

31

2,5

ЛКЗ-70

Э70

8

Н2

25

4,0

Э-138/45Н

Э46А

9

Т3

2

2,7

МР-3

Э46

10

Т3

40

1,6

Э-138/45Н

Э46А

11

У4

5

6,5

ЦЛ-30

Э-09ХМ

12

У4

20

7,0

ВСЦ-3

Э50

13

С2

3

25,0

АНО-3

Э46

14

С17

25

10,0

МР-3

Э46

15

Т3

4

12,0

ЦЛ-26М

Э-10Х3М1БФ

16

Н2

60

13,0

ВСЦ-3

Э50

17

Н2

5

24,0

ЦЛ-26М

Э-10Х3М1БФ

18

Т3

35

18,0

АНО-3

Э46

19

У4

10

17,0

ЦЛ-30

Э-09ХМ

20

У4

6

13,0

МР-3

Э46

21

У4

15

5,0

ЦЛ-20

Э-09Х1МФ

22

С2

1

10,5

ЛКЗ-70

Э70

23

С2

4

8,5

ВСЦ-3

Э-09ХМ

24

С17

35

8,0

ЛКЗ-70

Э70

25

С17

60

9,5

ЦЛ-30

Э-09ХМ

26

С2

2

9,5

ЛКЗ-70

Э42А

27

У4

8

10,0

ЛКЗ-70

Э46

28

Т3

13

1,7

МР-3

Э-10Х3М1ВФ

29

Н2

4

3,0

ЦЛ-26М

Э-09ХМ

30

Т3

20

0,5

ВСЦ-3

Э-09Х1МФ


Порядок выполнения работы
1. Определить диаметр электродного стержня.

Диаметр электродного стержня выбирают по табл. 2 в зависимости от толщины свариваемых заготовок, учитывая существующие диаметры стальной сварочной проволоки.


2. Рассчитать силу сварочного тока.

Силу сварочного тока можно определить по эмпирической формуле:


IСВ = f × dЭ ,
где f – опытный коэффициент, равный 40…60 А/мм, зависящий от пространственного положения шва и типа электрода (наибольшее его значение принимают для электродов с углеродистым и низколегированным стержнем, наименьшее – для электродов из высоколегированной проволоки).
Таблица 2

Зависимость между диаметром электрода и толщиной

свариваемого металла при ручной сварке покрытыми электродами


Толщина листов

S, мм

0,5-1,0

1,1-2,0

2,1-5,0

5,1-10

10,1-15,0

15,1-20,0

Свыше 20

Диаметр электрода

dЭ, мм

1,0-1,6

1,6-2,5

2,5-4,0

4,0-5,0

5,0-6,0

5,0-8,0

5,0-10,0

3. Определить массу наплавленного металла.

Массу наплавленного металла МН определяют по эскизу сварного соединения, который выполняется в соответствии с индивидуальным заданием и справочной таблицей 3. При выполнении эскизов следует учесть, что величина "n" в угловом соединении У4 составляет от S/2 до S. Минимальные значения катетов k швов типа У4, Н2, Т3 выбираются из табл. 4.

По эскизу сварного соединения рассчитывают площадь поперечного сечения наплавленного металла шва FН как сумму площадей элементарных геометрических фигур, составляющих сечение шва.

Например, для сварного соединения, приведенного на рис. 2, величина FН будет представлять сумму площадей валика 1, прямоугольника 2 и двух треугольников 3:

FН = FВАЛ + FПРЯМ + FD.


FВАЛ = 0,67 × b × c ,
FПРЯМ = a × S ,
FD = (S - 1,5)2 × tg27° ,

где b – ширина валика шва, мм;

c – усиление валика шва, мм.

То есть FН = 0,67 × b × c + a × S + 2 × (S - 1,5)2 × tg27°.




Рис. 2. Эскиз стыкового сварного соединения С17


При определении площади поперечного сечения наплавленного металла соединений У4, Т3 и Н2 допускается не учитывать выпуклость шва, т.е. принять в сечении треугольник (FD = k2/2).
Таблица 3
Конструктивные элементы швов сварных соединений по ГОСТ 5264-80


Усл. обозн. сварного соедин.

Конструктивные

элементы


Толщина сварив. листов S, мм

Зазор а, мм

Ширина налива b, мм

Усиле-ние с, мм

Подготовлен. кромок сварн. соединений

Сварного шва

1

2

3

4

5

6

7


С2



1,0…1,5

Cв. 1,5…3,0

Cв. 3,0…4,0


0…0,5

0…2,0


1,5…3,0

6

7

8



0,5…1,5

0,5…2,5


1,0….3,0


С17



3…5

Cв. 5…8


Cв. 8…11

Cв. 11…14



0…3,0

6…10

10…14


17…21

14…18


0…2,0

Св. 14…17

Св. 17…20

Св. 20…24

Св. 24…28

Св. 28…32

Св. 32…36

Св. 36…40


0…3,0

19…25

23…29


27…33

31…37


35…41

39…45


44…50

0…2,5

Св.40…44

Св.44…48


Св.48…52

Св.52…56


Св.56…60

0…3,0

48…56

50…58


52…60

56…64


61…69

0…2,5


У4



1,0..1,5

Cв. 1,5…3,0

Cв. 3,0…30


0…0,5

0…1,0


0…2,0






Т3



2…3

Cв. 3…15


Cв. 15…40

0…1,0

0…2,0


0…3,0






Н2



2…5

Cв. 5…10


Cв. 10…29

Cв. 29…60



0…1,0

0…1,5


0…2,0

0…2,0


Величина

нахлеста b,

мм

3…20


8…40

12…100


30…240

Таблица 4


Минимальный катет углового шва k


Предел текучести металла, МПа

Минимальный катет шва при толщине свариваемых заготовок, мм

1…4

Св 4 до 5

Св 5 до 10

Св 10 до 15

Св 15 до 22

Св 22 до 32

Св 32 до 40

Св 40 до 80

До 400

Свыше 400



3

4


4

5


5

6


6

7


7

8


8

9


9

10


10

12

Примечания: 1. Минимальное значение катета не должно превышать 1,2×S.

2. Предел текучести металла смотрите в табл. 5.


Затем определяют объем наплавленного металла VН по формуле VН = FН × L, где L – длина сварного шва, мм.

И лишь после этого рассчитывают массу наплавленного металла, учитывая размерность величин:


MН = VН × r ,
где r – плотность наплавленного металла, г/см3 (для стали можно принять r = 7,8 г/см3).
4. Расход электродов QЭ приближенно можно подсчитать по формуле:

QЭ = aР × MН ,
где aР – коэффициент потерь металла на угар, разбрызгивание, огарки и т.д. (принимают равным 1,6…1,8).
5. Определить основное время на сварку по формуле:
,
где aН – коэффициент наплавки, г/А×ч, зависящий от способа сварки и марки электрода.
Величину aН для ручной дуговой сварки выбирают по таблице 5 в зависимости от марки электрода.
Таблица 5
Некоторые характеристики электродов


Марка электрода

Коэффициент наплавки aН, г/А×ч

Предел текучести sТ, МПа

Род тока, полярность

УОНИ-13/45

АНО-3


МР-3

ВСЦ-3


Э-138/45Н

ЛКЗ-70


ЦЛ-20

ЦЛ-26М


ЦЛ-30

8,5

8,5


7,8

9,5…13,0


8,5

9,5


10,3

10,5


10,4

360

380


380

410


350

600


410

420


380

Постоян. обратн. полярн.

Постоян. и переменный

Перем. и пост. обрат. полярности

Постоян. прям. и обрат. полярности

Постоян. обратн. полярн.

Постоян. обратн. полярн.

Постоян. обратн. полярн.

Постоян. обратн. полярн.

Постоян. обратн. полярн.

6. Подсчитать количество электроэнергии, идущей на сварку:


QЭЭ = UД × IСВ × tСВ ,
где UД – напряжение дуги, обычно составляющее 25…28 В.

Основные правила по технике безопасности
При выполнении работы необходимо соблюдать требования "Инструкции по охране труда" в лабораториях кафедры "Материаловедение и ТКМ".
Содержание и форма отчета о проделанной работе
1. Цель и задачи работы, применяемое оборудование и материалы, краткие теоретические сведения по теме.

2. Эскиз сварного соединения согласно ГОСТ 5264-80 в соответствии с вариантом задания.

3. Расчеты режимов сварки и результаты, оформленные в виде таблиц и графиков (диаграмм) (табл. 6).
Таблица 6
Результаты расчетов


вар.


Тип

соед.


S,

мм


L,

мм


Марка

электр.


Тип

электр.


dЭ,

мм


ICB,

А


QЭ,

кг


tCB,

ч


QЭЭ, квт×ч
































4. Выводы по результатам проделанной работы.



5. Список использованной литературы.

Отчет выполняется на листах белой бумаги форматом А4 (297´210 мм) с рамкой и соответствующими штампами или иным образом, указанным преподавателем.