страница 1 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Похожие работы
|
Методическое пособие для студентов очной и заочной форм обучения специальностей 311300 - страница №1/1
![]() Министерство сельского хозяйства и продовольствия Российской Федерации Уральская государственная сельскохозяйственная академия ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВАРНОЙ КОНСТРУКЦИИ Методическое пособие для студентов очной и заочной форм обучения специальностей 311300, 311500, 030511 ЕКАТЕРИНБУРГ, 1999 Проектирование технологического процесса изготовления сварной конструкции. Методическое пособие. - Екатеринбург, Изд.УрГСХА, 1999.- 22 с. Табл.6. Рис.7. Библиогр.8 Составили: доц. В.А. Александров, доц. О.В. Явойская Одобрено и рекомендовано к изданию методической комиссией факультета механизации сельского хозяйства (протокол № 6 от 20 марта 1997г.) Рецензент: доц. А.М.Котельников 4У9 (03) - 93 УрГСХА, 1999 ЛР № 020769
СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ .......................................................................................4
ШВА .............................................................................................17
СВАРКИ .......................................................................................18 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ................................................................21 ВВЕДЕНИЕ
Высокое качество сварки определяется не только применением современного высокопроизводительного сварочного оборудования, высокой квалификацией сварщика, но и правильно разработанным технологическим процессом сварки конструкции. Проектирование технологического процесса изготовления сварной конструкции является важнейшей частью модуля «Сварка в сельскохозяйственном производстве» и служит окончательной проверкой усвоения студентами теоретических знаний и практических навыков, полученных при изучении теоретического материала и выполнении лабораторных работ, способности студентов самостоятельно решать вопросы, связанные с технологией сварки. В соответствии с заданием, которым определены форма и размеры конструкции, студент должен разработать технологический процесс сварки этого конкретного изделия. Выполненная работа включает титульный лист, расчетно-пояснительную записку, отражающую основные этапы разработки технологического процесса, и технологическую карту процесса сварки. Титульный лист работы оформляется в традиционном виде. Расчетно-пояснительная записка выполняется на листах писчей бумаги формата А4 (210 х 297 мм), текстовая часть оформляется аккуратно и разборчиво, графическая часть ( необходимые чертежи, эскизы ) - в соответствии с требованиями ЕСКД. Форма карты технологического процесса сварки приведена в пособии ниже. В конце работы приводится список использованной литературы, ссылки на которую должны быть даны в тексте расчетно-пояснительной записки. Процесс проектирования технологического процесса изготовления сварной конструкции состоит из нескольких этапов: 1. Выбор материала свариваемых деталей.
1. Выбор материала свариваемых деталей В первую очередь проводится оценка технологичности сварной конструкции, т.е. анализ конструктивного исполнения и материалов с точки зрения обеспечения удобства и простоты изготовления, возможности использования высокопроизводительных способов сварки, отсутствия или минимизации сварочных деформаций и напряжений. При этом необходимо иметь в виду, что вид конструкции определяется заданием. Выбор материала свариваемых деталей конструкции проводится на основании эксплуатационных и технологических требований. В предлагаемом задании в качестве материала рекомендуется применять различные марки сталей, оценивая технологичность стали по свариваемости. Свариваемостью называется свойство металла образовывать соединения, свойства которых (физические, механические и др.) близки к свойствам основного металла. Свариваемость сталей зависит в первую очередь от массовой доли углерода в стали и степени ее легирования, с повышением которых свариваемость ухудшается. В этом случае могут иметь место склонность к перегреву, образованию закалочных структур, появлению холодных и горячих трещин и других дефектов. По признакам склонности к закалке и образованию трещин стали делят на четыре группы по свариваемости: I - стали, не закаливающиеся при дуговой сварке и поэтому сваривающиеся без особых ограничений; II - стали, склонные к образованию закалочных микроструктур, но при правильно выбранной технологии сваривающиеся без их появления; III - стали, склонные к закалочным структурам при сварке и сваривающиеся с подогревом для избежания их появления; IV - стали, закаливающиеся при сварке и сваривающиеся с предварительным, сопутствующим подогревом и немедленной термообработкой после сварки. В табл. 1 приведена классификация некоторых распространенных марок сталей по свариваемости. Таблица 1 Классификация сталей по свариваемости
2. Выбор типа сварного соединения и формы свариваемых элементов Тип сварного соединения определяется взаимным расположением свариваемых элементов и формой подготовки ( разделки ) их кромок под сварку. ГОСТ 5264-80 устанавливает следующие типы соединений:
Для обеспечения полного провара заготовки проводится подготовка кромок под сварку. При толщине свариваемых заготовок S = 1 - 4 мм делается отбортовка кромок, заготовки такой же толщины без разделки кромок можно сваривать односторонним швом , а заготовки толщиной S = 3 - 6 мм - двусторонним; при сварке заготовок толщиной S > 6 мм может проводиться V-образная, K-образная и X-образная разделка кромок. Пример стыкового соединения с V- образной разделкой в виде скоса двух кромок приведен на рис.1. Рис.1. Схема стыкового шва со скосом двух кромок
В соответствии с ГОСТ 11960-79 сварные швы классифицируются по различным признакам. По протяженности сварные швы могут быть непрерывными и прерывистыми. По количеству слоев швы делятся на однослойные и многослойные, выполняемые за несколько проходов. По положению относительно действующего усилия швы могут быть лобовыми (торцовыми), фланговыми (боковыми), косыми и комбинированными (рис.2).
Рис.2. Классификация сварных швов по действующему усилию: а) - фланговый, б) - лобовой, в) - комбинированный, г) - косой По расположению в пространстве сварные швы делятся на нижние, « в лодочку», вертикальные, горизонтальные и потолочные (рис.3). Рис.3. Классификация сварных швов по расположению в пространстве: I - нижние, II - вертикальные, III - потолочные По форме внешнего контура сечения различают швы нормальные, выпуклые и вогнутые (рис.4). Рис.4. Классификация сварных швов по форме сечения: а) - нормальные, б) - выпуклые, в) - вогнутые; I и II - соответственно стыковые и угловые сварные швы В большинстве случаев швы выполняют выпуклыми с небольшим усилением величиной 0.5 мм. 3. Выбор способа сварки Существуют несколько видов дуговой сварки: ручная дуговая, дуговая в среде защитных газов ( аргонодуговая, в среде углекислого газа ), автоматическая под слоем флюса, плазменная, каждая из которых может применяться при изготовлении конкретных изделий с учетом требований производства. При выборе способа сварки конкретной металлической конструкции необходимо учитывать: а) технологические возможности способа; б) тепловое воздействие, оказываемое дугой на металл свариваемых деталей; в) качество сварного соединения, обеспечиваемого данным видом сварки; г) достижимую производительность; д) условия производства. При разработке технологического процесса сварки заданной конструкции студентам рекомендуется выбрать ручную дуговую сварку как широко используемую в условиях ремонтных мастерских и полевых условиях. 4. Выбор способов уменьшения сварочных напряжений и деформаций
Введение изменений в конструкцию заданного узла, например, установка ребер жесткости, нежелательно, поэтому студентам при выполнении этого раздела следует основное внимание уделить технологическим способам борьбы с деформациями и напряжениями. К технологическим способам относятся следующие:
5. Определение параметров режима ручной дуговой сварки Под режимом сварки понимают совокупность характеристик сварочного процесса, обеспечивающих получение сварных соединений заданных размеров, формы и качества. К основным параметрам режима ручной дуговой сварки относятся тип, марка, диаметр покрытого электрода, сила, род и полярность тока.
Таблица 2 Наиболее распространенные покрытые электроды и их назначение
Род тока ( постоянный или переменный ) и полярность выбираются по марке выбранного электрода. 5.2. Диаметр электрода выбирается в зависимости от толщины и химического состава свариваемых заготовок, марки электрода, формы разделки кромок и других факторов. Примерное соотношение между диаметром электрода и толщиной листов свариваемого изделия приведено в табл.3. Таблица 3 Зависимость диаметра электрода от толщины свариваемых заготовок
При сварке многослойных стыковых и угловых швов первый проход для наложения первого слоя ( корня шва ) выполняется электродами диаметром 3 - 4 мм, так как применение электродов большего диаметра затрудняет провар корня шва. Вертикальные и потолочные швы выполняют, как правило, электродами диаметром не более 4 мм.
d Э 2 IСВ = --------- j , ( 1 ) 4 где d Э - диаметр электрода (стержня), мм; j - допустимая плотность тока, А / мм2. При недостаточном токе дуга горит неустойчиво, шов получается тонким, с непроварами; при чрезмерном сварочном токе электрод плавится слишком интенсивно, возрастают потери на разбрызгивание, ухудшается устойчивость дуги и формирование шва, возникают подрезы, прожоги. Допустимая плотность тока зависит от диаметра электрода и вида покрытия (табл.4). Чем больше диаметр электрода, тем меньше допустимая плотность тока, так как ухудшаются условия охлаждения.
Допустимая плотность тока, j , А/мм2
При приближенных расчетах сила сварочного тока может быть определена по одной из следующих формул: IСВ = K dЭ, ( 2 ) где K - коэффициент пропорциональности, принимаемый в зависимости от диаметра электрода (табл.5). Таблица 5 Зависимость коэффициента пропорциональности от диаметра электрода
или по формуле академика К. Хренова IСВ = ( 20 + 6 dЭ ) dЭ. ( 3 ) Величина силы сварочного тока , найденная по одной из приведенных выше формул, справедлива для сварки швов в нижнем положении. При наложении вертикальных и горизонтальных швов сила сварочного тока должна быть уменьшена по сравнению с принятой для нижних швов на 5 - 10%, а потолочных - на 10 - 15% для того, чтобы жидкий металл не вытекал из сварочной ванны. 5.4. Напряжение на дуге при ручной дуговой сварке изменяется в пределах 20 - 36В и при разработке технологического процесса не регламентируется. 5.5. При определении числа проходов следует учитывать, что максимальное поперечное сечение металла, наплавленного за первый проход, не должно превышать 30 - 35 мм2 и может быть определено по формуле S1 = ( 6 - 8 ) dЭ, ( 4 ) где S1 - площадь поперечного сечения металла, наплавленного за первый проход, а последующих проходов - по формуле SC = ( 8 - 12 ) dЭ, ( 5 ) где SC - площадь поперечного сечения последующих проходов. Для определения числа проходов и массы наплавленного металла необходимо знать площадь сечения швов. Площадь сечения стыкового двустороннего шва с V - образной разделкой определяется как S = 0.75 e q + b s + 0.75 e1 q1 + h2 tg/2, ( 6 )
где e, q, b, s, h, , e1, q1 - геометрические элементы площади сечения данного шва ( рис. 5 ). Рис.5. Геометрические элементы площади сечения стыкового шва
S = 0.75 e q + b s + h2 tg/2. ( 7 ) Площадь сечения одностороннего стыкового шва без зазора можно определить по формуле S = 0.75 e q, ( 8 ) а при наличии зазора в соединении S = 0.75 e q + b s. ( 9 ) Площадь сечения угловых швов в зависимости от формы сечения может быть определена так: нормального S = k2/2, ( 10 ) где k - величина катета шва; выпуклого S = Kуk2/2, ( 11 ) где KУ - коэффициент, учитывающий выпуклость ( усиление ) шва. Значения коэффициента выбирают в зависимости от катета шва (табл.6). Таблица 6 Зависимость коэффициента усиления от катета шва
Зная общую площадь поперечного сечения наплавленного металла (сварного шва) S и площади поперечного сечения наплавленного металла при первом S1 и последующих проходах SC, найдем общее число проходов: n = ( S - S1 ) / SC + 1, ( 12 ) где n - общее число проходов при сварке шва. 5.6. Массу наплавленного металла Q определяют по формуле Q = S * Lш * , ( 13 ) где Lш - длина сварного шва, см; - плотность наплавленного металла, г/см3. Для электродов с качественной обмазкой = 7,8 г/см3.
t = Q / ( IСВ Н ), ( 14 ) где Н - коэффициент наплавки. Для качественных электродов Н = 10 - 12 г/А ч.
Т = t / K, ( 15 ) где К = 0,4 - 0,8 - коэффициент загрузки сварщика в зависимости от типа производства и характера выполняемой работы. 5.9. Скорость сварки vСВ определяется по формуле: vСВ = Lш / t. ( 16 ) 5.10 Расход электродов QЭ с учетом потерь на угар, разбрызгивание и огарки можно определить по формуле: QЭ = ( 1,2 - 1,3 ) Q. ( 17 ) 6. Выбор источника питания сварочной дуги Источник питания сварочной дуги следует выбрать с учетом рода тока и установленного значения силы сварочного тока. По роду тока источники питания дуги делятся на источники переменного и постоянного тока. К источникам питания переменного тока относятся сварочные трансформаторы, которые в свою очередь разделяются на две группы: трансформаторы с нормальным магнитным рассеянием и отдельной реактивной обмоткой и трансформаторы с повышенным магнитным рассеянием. Трансформаторы первой группы в настоящее время для ручной дуговой сварки штучными электродами применяются редко, используются в основном трансформаторы второй группы: с подвижными обмотками или подвижным магнитным шунтом. Электрическая схема сварочного трансформатора с повышенным магнитным рассеянием и подвижными обмотками приведена на рис.6. Рис.6. Электрическая схема сварочного трансформатора с повышенным магнитным рассеянием: 1 - заготовка, 2 - первичная обмотка, 3 - магнитопровод, 4 - вторичная (подвижная) обмотка, 5 - электрод Регулирование силы сварочного тока таких трансформаторов происходит за счет изменения магнитных потоков рассеяния между первичной и вторичной обмотками и осуществляется изменением расстояния h между катушками первичной и вторичной обмоток. Источники питания дуги выпускаются с номинальной силой сварочного тока в 125, 160, 200, 250, 315, 400, 500, 630, 1000 А и т.д. При выборе источника питания по силе сварочного тока следует выбрать такой, номинальное значение силы сварочного тока которого не ниже рассчитанного Iсв. Их можно выбрать из приведенного ряда сварочных трансформаторов: ТД-300, ТД-500, ТД-504, ТДМ-317, ТДМ-401, ТДМ-503 и т.д. При расшифровке условных обозначений источников питания сварочной дуги (в том числе и постоянного тока) следует иметь в виду следующее. Первая буква означает тип изделия ( Т- трансформатор, В- выпрямитель, Г-генератор, П- преобразователь, А- агрегат, У- установка); вторая буква - вид сварки (Д- дуговая, П- плазменная); третья буква - способ сварки (Ф- по флюсом, Г- в защитных газах, У- универсальный источник для нескольких способов сварки, отсутствие буквы означает ручную сварку штучными электродами); четвертая буква - пояснение назначения источника (М- многопостовой, И- для импульсной сварки); одна или две цифры после тире обозначают номинальную силу тока округленно в сотнях ампер; две последующие цифры - обозначение модификации. Затем могут указываться буква и цифра, обозначающие соответственно климатическое исполнение и категорию размещения источника питания. Источники питания постоянного тока для дуговой сварки делятся на сварочные преобразователи, сварочные агрегаты и сварочные выпрямители. Наиболее широко используются сварочные выпрямители - электрические аппараты, преобразующие переменный ток трехфазной сети в постоянный с помощью полупроводниковых приборов - диодов, тиристоров. Сварочные выпрямители можно выбрать из ряда: ВД- 201, ВД- 306, ВД- 401, ВД- 502, ВДУ- 506 и т.д..
В силу различных причин возможно появление в сварном соединении различных дефектов, приводящих к снижению прочности, эксплуатационной надежности, а также ухудшению внешнего вида изделия. Все дефекты подразделяются на внешние, внутренние и сквозные. К внешним дефектам относятся отклонения размеров от требуемых (неравномерность ширины и катета шва, смещение шва от оси, занижение размеров и превышение усиления сварных швов), грубая чешуйчатость, наплывы, наружные трещины, подрезы, прожоги, усадочные раковины, незаплавленные кратеры, наружная пористость. К внутренним дефектам относятся непровары, шлаковые включения, газовые поры, перегрев или пережог металла, внутренние трещины в металле шва и в зоне термического влияния. Сквозные дефекты представляют собой прожоги, сквозные трещины и свищи. Все виды контроля качества сварки делятся на две основные группы: 1)неразрушающие и 2) разрушающие виды контроля. К неразрушающим методам относятся :
К разрушающим методам контроля относятся:
При выборе методов контроля качества сварных соединений необходимо учитывать требования к соединению (ответственность конструкции) и условия производства. В связи с этим при выполнении задания студенту рекомендуется в первую очередь использовать внешний визуальный осмотр, а при необходимости проверки швов на герметичность (плотность) - испытание керосином. Керосиновая проба проводится так. Поверхность, доступную для осмотра, покрывают разведенным в воде мелом и подсушивают. Противоположную сторону шва два-три раза смачивают керосином. Дефекты в шве обнаруживаются по появлению темных пятен на окрашенной поверхности. 8.Оформление карты технологического процесса сварки С целью описания операции с указанием переходов, параметров режима сварки, средствах технологического оснащения необходимо заполнить операционную карту электродуговой сварки (рис.7). В карте указывают номер и наименование операции, наименование свариваемой детали, наименование и марку оборудования, марку и толщину материала детали, массу и число деталей. В соответствующих графах приводят номера и содержание переходов, наименование приспособлений и вспомогательных инструментов, размер шва, условное обозначение положения шва в пространстве, обозначение полярности, силу сварочного тока и напряжения на дуге, скорость сварки, марку и диаметр электрода, основное время на переход. На свободном поле операционной карты приводят эскиз (схему сварки). СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Ю.П. Солнцева.- М.: Металлургия, 1988.- 512 с.
Проектирование технологического процесса изготовления сварной конструкции Методическое пособие Составили: доцент, к.т.н. В.А. Александров доцент, к.х.н. О.В. Явойская
-------------------------------------------------------------------------------------------- Подписано в печать Формат 60x84 1/16 Объем 1,2 п.л. Тираж 100 -------------------------------------------------------------------------------------------- Уральская ГСХА 620219, г. Екатеринбург, ул.К.Либкнехта, 42 |
ещё >> |