Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ

Курсовая работа на тему:

«Расчет режимов ручной электродуговой и автоматической сварки»

Уфа 2013

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Задание на курсовую работу

1. Расчет ручной дуговой сварки (соединение встык)

2. Расчет ручной дуговой сварки (тавровое соединение)

3.Расчет ручной дуговой сварки (угловое соединение)

4. Расчет автоматической сварки под флюсом

Приложение

Список литературы

ВВЕДЕНИЕ

В машиностроении при изготовлении машин и механизмов широко применяются различные виды соединений. Различают разъемные и неразъемные соединения. Основным видом неразъемных соединений в настоящее время являются сварные соединения. Это обусловлено низкой стоимостью сварных соединений, высокой производительностью процесса сварки, возможностью автоматизации технологического процесса. Современные технологии автоматизации сварочного производства позволяют применять автоматические процессы сварки не только в серийном, но и в единичном и мелкосерийном производстве. Во многих случаях сварка является единственно возможным или наиболее эффективным способом создания неразъемных соединений конструкционных материалов и получения ресурсосберегающих заготовок, максимально приближенных по геометрии к оптимальной форме готовой детали или конструкции. Несмотря на то, что основным конструкционным материалом в сварных конструкциях и изделиях остается сталь, непрерывно увеличивается применение легких сплавов, полимерных материалов и композитов. Сварные соединения обладают не только прочностью, но и водо- и газонепроницаемостью, что особенно важно для листовых конструкций. Многие конструкции современных машин и сооружений невозможно изготовить без помощи сварки, например, космические аппараты, подводные лодки, газо- и нефтепроводы. Сварные соединения широко используются также при создании различных сооружений, например, в строительстве. Более 50 % валового национального продукта промышленно развитых стран создается с помощью сварки и родственных технологий; до 2/3 мирового потребления стального проката идет на производство сварных конструкций и сооружений.

В связи с широким распространением сварных соединений специалисты, занимающиеся проектированием, изготовлением, эксплуатацией и ремонтом машин и оборудования, должны знать основы сварочных процессов, суть и особенности основных видов сварки, методы расчета сварных соединений. При подготовке бакалавров по направлению «Технологические машины и оборудование» эти вопросы изучаются в курсах «Детали машин и основы конструирования» и «Основы технологии машиностроения».

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

Дано: сталь 15 ГОСТ 1050-88;

толщина листа S = 5 мм.

ОПИСАНИЕ СВОЙСТВ СТАЛИ

Данная сталь углеродистая качественная конструкционная. Сваривается без ограничений, кроме деталей после химико-термической обработки.

1. РАСЧЕТ РУЧНОЙ ДУГОВОЙ СВАРКИ (СОЕДИНЕНИЕ ВСТЫК)

Таблица 1 - Выбор диаметра электрода при сварке стыковых соединений [7]

Толщина деталей S,мм	1,5 - 2	3	4 - 8	9 - 12	13 - 15	16 - 20	20
Диаметр электрода dЭ, мм	1,6 - 2	3	4	4 - 5	5	5 - 6	6 - 10

Диаметр электрода равен 4мм.

(1)

А

где j - допускаемая плотность тока, . При которой температура нагрева электродного стержня к концу плавления не превышает 600 - 650С° и выбирается по таблице 2. Для диаметра электрода d_Э =4 мм с рутиловым покрытием выбираем плотность тока j=13.

Таблица 2 - Значения допускаемой плотности тока в электроде при ручной электродуговой сварке [7]

Виды покрытия	Допускаемая плотность тока в электроде () при dЭ (мм)
	3	4	5	6
Рудно-кислое Рутиловое	14 - 20	11,5 - 16	10 - 13,5	9,5 - 12,5
Фтористо-кольцевые	13 - 18,5	10 - 14,5	9 - 12,5	8,5 - 12

Число проходов определяем по формуле:

(2)

где F₁ - площадь наплавляемого металла за первый проход, ммІ ;

F_H - общая площадь наплавленного металла, ммІ ;

F_n - площадь наплавляемого металла за последующие проходы, ммІ ;

n - число проходов.

ммІ (3)

ммІ

ммІ (4)

ммІ

Общая площадь наплавляемого металла при выполнении стыковых соединений определяется по формуле:

(5)

(6)

(7)

(8)

h₁: 3 < h₁ < 4мм

мм 9)

Величина зазора в стыке b < d_Э .

Высота валика .

Тогда подставляем в формулу:

(10)

ммІ

Скорость сварки может быть определена по формуле:

(11)

где а_n - коэффициент наплавки,

a_n = 0,002 - 0,0028

p - плотность наплавленного металла,

F_H - площадь поперечного сечения наплавленного металла за данный проход, смІ.

А

Рисунок А.1 - Основные размеры стыкового шва

2. РАСЧЕТ РУЧНОЙ ДУГОВОЙ СВАРКИ (ТАВРОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ)

Таблица 3 - Величина диаметра электрода от катета таврового или углового шва [8]

Катет шва, К	3	4 - 5	6 - 9
Диаметр электрода, dЭ	3	4	5

Площадь наплавленного металла определяется по формуле:

(12)

ммІ

где F_Т - площадь наплавленного металла при сварке тавровым или угловым соединением;

К - катет шва, мм ;

К_у - коэффициент усиления.

Таблица 4 - Коэффициент усиления в зависимости от катета таврового или углового шва

Катет шва,мм	3 - 4	5 - 6	7 - 10	12 - 30	20 - 30	30
Коэффициент усиления	1,5	1,35	1,25	1,15	1,1	1,05

Число проходов при выполнении тавровых и угловых швов определяется исходя из площади наплавляемого металла за один проход:

F₁ = 30 … 40 ммІ.

F₁ = 30 ммІ

(13)

А

Скорость сварки:

Рисунок Б.2 - Основные размеры таврового шва

3. РАСЧЕТ РУЧНОЙ ДУГОВОЙ СВАРКИ (УГЛОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ)

Пользуясь данными таблицы 3, выбираем для диаметра электрода d_Э катет шва К равный 4мм.

Сварка данного шва производится за один проход (т.к. К<8). Максимальное сечение металла, наплавленного за один проход, не должно превышать 30 - 40 мм² (Fmax = 30ч40 мм²).

Площадь поперечного сечения углового шва рассчитываем по формуле:

F_н = K_у ·К² / 2 мм² (14)

F_н = 1,5 •16/2 = 12 мм²

где F_н - площадь поперечного сечения наплавленного металла, мм²;

К - катет шва, мм;

К_у - коэффициент увеличения, который учитывает выпуклость шва и зазоры.

Согласно данным таблицы коэффициент усиления K_у= 1,5.

Число проходов «n» определим по формуле:

n = F_n / (30-40) (15)

где ммІ

n = 12 /30 = 1

Сила сварочного тока определяется по формуле:

I_св = (р · d²_эл /4) · j, (16)

где р - 3,14;

d_эл - диаметр электрода, мм;

j - допустимая плотность тока, А/мм².

Плотность тока выбирается в пределах, рекомендуемых табл. 5.

Таблица 5 - Допустимая плотность тока в электроде при ручной дуговой сварке [9]

Вид покрытия		Диаметр стержня электрода, мм
		2	3	4	5	6 и более
Основное		15,0-20,0	13,0-18,5	10,0-14,5	9,0-12,5	8,5-12,0
Кислое, рутиловое		14,0-20,0	13,5-19,0	11,5-15,0	10,0-13,5	9,5-12,5

j = 10 А/мм²

I_св = (3,14 · 4²/4) · 10 = 125,6А

Скорость сварки определяется по формуле:

V_св = L_н · I_св / г · F_н ·100, м/ч, (16)

где L_н - коэффициент наплавки, г/А час;

г - плотность наплавленного металла, г/см³ (7,8 г/см³ - для стали);

F_н - площадь поперечного сечения наплавленного металла углового шва, см²;

I_св - сила сварочного тока, А.

Значения коэффициентов наплавки для различных марок электродов приведены в табл. 6.

Таблица 6 - Коэффициенты наплавки для различных марок электродов [9]

Марка электрода	Ток и полярность	Напряжение на дуге, В	Коэффициент наплавки, г/А·ч
УОНИИ 13/45	Постоянный прямой полярности	20 - 25	8,0
УОНИИ 13/55		22 - 26	7,0 - 8,0
ЦМ - 7	Переменный	27 - 30	10,0
АНО - 4С		32 - 34	8,0 - 8,3

L_н = 8 г/А час;

V_св = 8 · 125,6 / 7,8 · 12 ·100 = 0,107 м/ч.

4. РАСЧЕТ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СВАРКИ ПОД ФЛЮСОМ

Для характеристики формы шва используют два коэффициента:

- коэффициент формы проплавления

сварка дуговой соединение угловой

К_ПР =1,0…3,0

- коэффициент формы валика

b =7…12

где B - ширина шва, мм;

с - высота валика.

Значение величины b принимаем равным 7. Величина B будет равной 21мм[1]. Тогда высота валика равна 3мм.

В ходе расчетов режимов сварки определяют глубину и ширину шва, подбирают сварочные материалы, определяют силу тока и число проходов. Автоматическая сварка под флюсом рекомендуется при толщине свариваемых листов от 5 до 50 мм. Тип шва определяется в зависимости от толщины металла и определяется по таблице 6.

Таблица 6- Максимальная толщина металла (в мм) свариваемого в один слой [6]

Тип шва	Характеристики подготовки кромок	Способ сварки
		В защитных газах	Под флюсом
			Полуавтомати- ческая	Автомати- ческая
Односторон- ний	С зазором(0 - 3) С разделом кромок(0 - 3)	6 9	8 12	14 28
Двусторон- ний	С зазором(0 - 3) С разделом кромок(0 - 3)	9 16	12 20	20 50

(17)

где К_h - коэффициент пропорциональности, зависящий от условия проведения сварки, берется из таблицы 7.

Глубину проплавления при односторонней сварке принимаем h_ПР =2 [1].

Таблица 7 - Выбор коэффициента пропорциональности [6]

Марка флюса или защитный газ	Диаметр электродной проволоки dЭ, мм	Коэффициент пропорциональности Кh ,
		Переменный ток	Постоянный ток
			Прямой полярности	Обратной полярности
ОСУ-45	2 3 4 5 6	1,3 1,15 1,05 0,95 0,9	1,15 0,95 0,85 0,75 -	1,45 1,3 1,15 1,10 -
АН-348А	2 3 4 5 6	1,25 1,1 1,0 0,95 0,9	1,15 0,95 0,9 0,85 -	1,4 1,25 1,1 1,05 -

Для марки флюса АН-38А с диаметром электродной проволоки d_Э=4мм при переменном токе подбираем значение коэффициента пропорциональности К_h =1,0.

Величина допустимой плотности тока j выбирается в зависимости от диаметра электродной проволоки по таблице 8.

Таблица 8 - Величина допустимой плотности тока [6]

Диаметр проволки dЭ	2	3	4	5	6
Плотность тока j	65…200	45…60	35…50	30…50	25…45

Число проходов определяется исходя из максимального сечения однопроходного шва, который не должен быть больше 100ммІ. Скорость подачи электродной проволоки V_под определяется по графикам.

Скорость сварки V_св определяется по сечению наплавляемого металла F_Н, площади сечения электродной проволоки F_Э и скорости подачи проволоки в зону горения дуги V_под.

(18)

Площадь сечения наплавляемого металла F_Н определяется по формуле:

(19)

F_н=0,75Ч7Ч3=15,75ммІ

(20)

Скорость подачи проволоки в зону горения дуги.

Скорость сварки должна быть в пределах от 20 … 60

Напряжение дуги зависит от силы сварочного тока, диаметра проволоки, марки флюса.

Таблица 9 - Определение напряжения дуги [6]

Сила тока, А	Напряжение (В) при диаметре электрода
	2мм, флюс АН-348А	5мм, флюс АН-348А, ОСУ-45
180 - 300 300 - 400 500 - 600 600 - 700 700 - 800 850 - 1000 1000 - 2000	32 - 34 32 - 34 36 - 40 - - - -	- - - 38 - 40 40 - 42 40 - 43 40 - 44

Расчет флюса определяется расчетным путем по следующей зависимости:

(21)

где Q - расход флюса при заданной длине сварного шва, кг;

L - длина сварного шва, м;

g_Ф - удельный расход флюса, .

Удельный расход флюса при U < 40В определяется по зависимости:

, U < 40B (22)

где U - напряжение дуги, В;

V_C - скорость сварки,.

Если U > 40В, то

(23)

Q = 0,2Ч2 = 0,4кг

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Лащинский , А.А. Конструирование сварных химических аппаратов справочник / А.А.Лащинский , А.Р.Толчинский // Машиностроение. - 1981, 382 с.

2. Акулов, А.И. Технология и оборудование сварки плавлением / И.А.Акулов // Машиностроение - 1987, 430 с.

3. Багрянский, К.В. Теория сварочных процессов / К.В.Багрянский // Киев, 1976, 423 с.

4. Технология металлов и сварка. Учебник для вузов / П.И.Полухин [и др.]; под ред. П.И.Полухина. - М.: Высш.Школа, 1977.

5. Кнорозов, Б.В. Технология металлов и материаловедение / Б.В.Кнорозов , Л.Ф.Усова Л, А.В.Третьяков и др. - М.: Металлургия, 1987, 800 с.

6. Справочник сварщика / В.В.Степанов [и др.]; под ред. В.В.Степанова - М.: Машиностроение, 1975, 520 с.

7. Ручная дуговая сварка электродами / [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.zao-tehnolog.ru/page16035 - Дата доступа: 18.05.13.

8. Эксплуатация сварочного оборудования / [Электронный ресурс]/ Режим доступа: http://www.aspar.com.ua/ekspluatacia/36.html - Дата доступа: 18.05.13.

9. Сироткин, Ф.П. Расчет параметров режимов сварки / Ф.П.Сироткин // [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://rudocs.exdat.com/docs/index-18399.html - Дата доступа: 18.05.13.

Размещено на Allbest.ru

...