Технология сварочного оборудования и сварочного производства
Расчет температурного поля предельного состояния по оси перемещения источника нагрева. Определение термического цикла точки. Описание конечной структуры точки свариваемого металла. Вычисление основных геометрических размеров зоны проплавления и наплавки.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 20.12.2015 |
| Размер файла | 760,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего образования
"Национальный исследовательский
Томский политехнический университет"
Институт электронного обучения
Курсовая работа
Технология сварочного оборудования и сварочного производства
Исполнитель:
студент группы З1В11
Белоус И.В.
Руководитель:
преподаватель Дедюх Р.И.
Томск - 2015
Содержание
- Введение
- Данные курсовой работы
- 1. Расчет температурного поля предельного состояния по оси перемещения источника нагрева
- 2. Расчёт термического цикла точки
3. Расчет распределения протяженности участков зоны термического влияния
- 4. Определение конечной структуры точки свариваемого металла
- 5. Расчет мгновенной скорости охлаждения металла и температуры подогрева
- 6. Расчёт основных геометрических размеров зоны проплавления и наплавки
- Вывод
- Список используемых источников
Введение
Наплавка дугой валика на массивное изделие описывается схемой точечного источника теплоты постоянной мощности, равномерно и прямолинейно перемещающегося по поверхности полу бесконечного тела со скоростью.
При прохождении точечного источника тепла, образуются поля влияющие на состояние металла. Период тепло насыщения и период выравнивания температур, спустя время выравниваются. Тепловые процессы, протекающие в данной схеме оказывают различные влияния, которые можно разделить на положительные и отрицательные. К положительным - относится непосредственно сам процесс сварки, возможность его регулирования.
К отрицательным процессам относится: холодные и горячие трещины, образование пор, увеличение зерна, межкристаллитная неоднородность, получение закалочных структур, и другие.
В данной курсовой работе нужно определить влияние температуры на металл при движении точечного источника нагрева по полу - бесконечному телу.
Данные курсовой работы
Точечный подвижный источник тепла на поверхности полубесконечного тела.
Iсв=110А;
Uа=22В;
?u=0,7;
скорость сварки,V = 3 м/ч;
Сталь 45
?=0,39 Вт/(см•град)
a=0,08 см2/с
=4,9 Дж/(см3•град)
3,5• Вт/(см2•град)
1. Расчет температурного поля предельного состояния по оси перемещения источника нагрева
Температура предельного состояния процесса распространения тепла, отнесенная к подвижным координатам X, Y, Z, связанны с источником, выражается соотношением [1, стр. 10]:
(1)
где: q=?uIсвUa- эффективная тепловая мощность источника, Вт;
?u - эффективный КПД процесса нагрева свариваемого металла;
Iсв - сила сварочного тока;
Ua - падение напряжения на дуге, В;
? - коэффициент теплопроводности, В/см град;
R - пространственный радиус - вектор, см;
V - скорость сварки, см/с;
a- коэффициент температурапроводности, см2/с;
c? - объёмная теплоёмкость металла, Дж/см град;
По формуле (1) составим таблицу.
Таблица 1. Температура предельного состояния процесса распространения тепла
|
y |
0 |
0,5 |
1 |
1,5 |
2 |
|
|
X=2 |
T=46 |
T=44 |
T=39 |
T=31 |
T=23 |
|
|
X=1,5 |
T=125 |
T=123 |
T=76 |
T=57 |
T=37 |
|
|
X=1 |
T=254 |
T=220 |
T=150 |
T=95 |
T=63 |
|
|
X=0,5 |
T=838 |
T=547 |
T=293 |
T=142 |
T=94 |
|
|
X=0 |
T= |
T=1225 |
T=421 |
T=213 |
T=128 |
|
|
X=-0,5 |
T=1383 |
T=902 |
T=483 |
T=248 |
T=167 |
|
|
X=-1 |
T=691 |
T=597 |
T=334 |
T=209 |
T=158 |
|
|
X=-1,5 |
T=415 |
T=465 |
T=215 |
T=184 |
T=151 |
|
|
X=2 |
T=345 |
T=249 |
T=172 |
T=167 |
T=149 |
|
|
X=-2,5 |
T=288 |
T=203 |
T=147 |
T=151 |
T=144 |
По данным таблицы, построим график распределения температур вдоль оси шва.
По полученным кривым распределения температур вдоль оси шва графическим построением получить изотермы 200 , 500 , 800 , 1100 ,1400 0С.
Для построения изотерм, на графике распределения температур вдоль оси шва проведем сечения для температур 200 , 500 , 800 , 1100 , 1400 0С.
Точки пересечения сечений с графиком дадут нам значения расстояний для построения температурного поля. Замеряя эти расстояния, строим температурное поле на плоскости XOY.
свариваемый металл наплавка
Рисунок 2. График изотерм температур
2. Расчёт термического цикла точки
Уравнение для расчёта термического цикла:
, (2)
Значение абсциссы, относительно которой протекает термический цикл, равна 1, т.е. Х0=3
Данные уравнения расчёта термического цикла представлены в таблице 2.
Таблица 2.
|
t |
0 |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 |
40 |
45 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
|
|
T |
5,5 |
10,8 |
30,5 |
63 |
97,1 |
174 |
272 |
372 |
563 |
648 |
477 |
367 |
296 |
247 |
184 |
По данным таблицы 2 составим график термического цикла.
Сравнение температур точек тела в периоды: теплонасыщение, выравнивания температур и предельном состоянии
Температуру Т(t) данной точки подвижного поля в процессе теплонасыщения можно представить как произведение температуры Тпр той же точки в предельном состоянии на коэффициент теплонасыщения ?(t), зависящий от времени.
Т(t)=?(t)Тпр, (3)
После прекращения действия источника нагрева наступает период выравнивания температур. Теплота, веденная ранее, продолжает распространятся в теле и отдаётся в окружающую среду. Температуру в период ее выравнивания можно определить по уравнению :
Т(t)= Тпр [?(tu) - ?(tф)], (4)
Коэффициент теплонасыщения выбирается по номограмме, данные вносятся в таблицу 3.
Таблица 3. Данные периода выравнивания температур и теплонасыщения
|
y |
?2 |
? нас (t) |
Tпр |
Tнас(t) |
?(tu) |
?(tф) |
?? |
Tвыр(t) |
|
|
1 |
0,518 |
0,96 |
713 |
684 |
0,98 |
0,85 |
0,13 |
92,69 |
|
|
2 |
1,03 |
0,93 |
212 |
197 |
0,95 |
0,58 |
0,37 |
78,44 |
|
|
3 |
1,55 |
0,88 |
84 |
74 |
0,91 |
0,35 |
0,56 |
47,04 |
Рисунок 1. Графики предельного состояния и теплонасыщения.
Рисунок 4. График периода выравнивания температур.
3. Расчет распределения протяженности участков зоны термического влияния
Для расчета протяженности наиболее характерных участков ЗТВ надо рассчитать кривую максимальной температуры, по формуле:
Tmax=(2 * 0,368 * q) / (? * ? * c * ? * ro2), (5)
Данные уравнения расчёта максимальных температур представлены в таблице 4.
Таблица 4
|
y |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
|
T |
976 |
488 |
325 |
244 |
195 |
Рисунок 5. Распределение максимальных температур по оси y.
Протяженность наиболее характерных участков ЗТВ определяют путем совмещения на одном рисунке по оси температур данных расчета распределения максимальных температур и диаграммы состояния "железо-углерод" (рисунок 6) с учетом эквивалентного содержания углерода в свариваемой стали, определяется по формуле:
где C, Mn, V, P… процентное содержание элемента в стали.
%
Рисунок 6. Определение зоны ЗТВ.
Таблица 5. Протяженность характерных ЗТВ
|
№ |
название |
Интервал, см |
|
|
1 |
Расплавленный металл |
0 - 0,5 |
|
|
2 |
Участок неполного расплавления |
0,5 - 0,8 |
|
|
3 |
Перегрев |
0,8 - 1 |
|
|
4 |
Нормализация |
1 - 1,4 |
|
|
5 |
Кристаллизация |
1,4 - 1,6 |
|
|
6 |
Рекристаллизация |
1,6 - 2 |
|
|
7 |
Старения |
2-7,5 |
4. Определение конечной структуры точки свариваемого металла
Для определения структуры свариваемого металла воспользуемся диаграммой изотермического распада аустенита свариваемой стали и совместим с ветвью охлаждения термического цикла (рисунок 7).
Рисунок 7. Изотермический распад аустенита стали 45.
5. Расчет мгновенной скорости охлаждения металла и температуры подогрева
Мгновенную скорость охлаждения металла при заданной температуре определяют по формуле:
?=-2??
где: Т0 - начальная температура изделия, 0С.
Т = 5000С
?м = -2 * 3.14 * 0.39 * = -270С/с.
Допустимая скорость охлаждения равна 40С/с, следовательно, возможно появления холодных трещин.
Определим максимальную температуру дополнительного подогрева, для этого возьмём допустимую скорость охлаждения.
Т-Т0 = v-?q/2??V;
500 - Т0 = v(4 * 1694)/(0.083 * 2 * 3.14 * 0.39); Т0 = 1820С
6. Расчёт основных геометрических размеров зоны проплавления и наплавки
Основными параметрами геометрических размеров шва является ширина (В) и глубина (Н).
В = 2v (2 * 0.368 * q)/ (??сVTпл) = 2v(2 * 0.368 * 1694)/(3.14 * 4.9 * 0.083 * 1514) = 1.6 см;
где: Тпл по данным диаграммы "железо-углерод" равна 15140С.
qп = Iu?/V = 1694/0.083 = Дж/см;
Н = 0.0076vqп/? = 0.0076v20409.6 /6.8= 0.416 см;
где: ? - коэффициент формы равный 6.8
Вывод
В курсовой работе было определено влияние температуры на сталь 35 X при движении точечного источника нагрева по полубесконечному телу.
При анализе графиков можно сделать следующие выводы:
Сталь 35 X при сварке покрытыми электродами имеет возможность появления холодных и горячих трещин при остывании в ЗТВ и в зоне шва.
При данных параметрах сварки сталь 35 X имеет широкую зону термического влияния.
При сварке покрытыми электродами глубина проплавления, при заданных параметрах, мала.
Для улучшения качества сварного соединения, т.е. устранения дефектов необходимо снизить силу тока для уменьшения тепловложения, а для увеличения проплавления снизить скорость сварки.
Список используемых источников
Задания и методические указания к выполнению курсовой работы. Составитель Дедюх Р.И.
Справочник по сварке. Том 1. Под ред. Соколова Е.В.
Теоретические основы сварки. Под ред. Фролова В.В.
Тепловые процессы при сварке. Под ред. Дедюх Р.И.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Краткая характеристика свариваемой стали. Выбор разделки свариваемых кромок. Допускаемая плотность тока. Площадь наплавки за один проход. Коэффициент формы проплавления. Расчет скорости охлаждения зоны термического влияния. Выбор сварочного оборудования.
курсовая работа [886,6 K], добавлен 06.08.2013Исследование характеристик свариваемых материалов и технологических параметров сварки. Расчет температурного поля, размеров зон термического влияния с помощью персонального компьютера. Построение изотерм температурного поля и кривых термического поля.
курсовая работа [245,4 K], добавлен 10.11.2013Влияние режима сварки и теплофизических свойств металла на температурное поле при сварке. Параметры термического цикла сварки, расчет максимальных температур. Мгновенный нормально круговой источник на поверхности полубесконечного тела или плоского слоя.
контрольная работа [92,1 K], добавлен 25.03.2016Характеристика гибких производственных систем сварочного производства элементов конструкции МЭА. Описание конструкторско-технологической характеристики свариваемых деталей. Анализ состава и структуры ГПМ термообработки и гальванического производства.
контрольная работа [49,3 K], добавлен 05.06.2010Технологические возможности сварки. Характеристика свариваемого металла. Выбор режима сварки и электродов. Описание рабочего места сварщика. Источник питания сварочной дуги. Совершенствование сварочного производства, определение его себестоимости.
курсовая работа [28,2 K], добавлен 15.05.2014- Воздействие теплофизических и металлургических процессов на формирование свойств сварного соединения
Конструктивные особенности узла и условия выполнения сварки. Химический состав материалов. Расчетная схема нагрева изделия. Оценка склонности металла шва к образованию трещин. Расчет термического цикла для пластин. Построение температурного поля.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 17.12.2015 Технологический расчет автотранспортного предприятия. Расчет площади зоны хранения автомобилей. Назначение сварочного участка, производственная программа. Расчет потребности зоны в электроэнергии, воде, сжатом воздухе. Планировка производственного здания.
дипломная работа [269,3 K], добавлен 13.05.2015Система легирования свариваемого металла, его состав и класс. Характеристика способа сварки и выбор режимов. Описание металлургических процессов, обеспечивающих получение качественных соединений. Процесс нагрева, плавления и охлаждения основного металла.
курсовая работа [694,2 K], добавлен 01.09.2010Структура и назначение сварочного поста, его значение в технологическом процессе. Понятие и классификация сварочных швов, их разновидности. Технология производства соответствующих продуктов. Контроль внешним осмотром и измерениями. Описание электродов.
контрольная работа [267,9 K], добавлен 25.11.2014Состав и структура гибких производственных модулей (ГПМ) сварочного производства. Конструкторско-технологическая характеристика свариваемых деталей. Особенности ГПМ термической обработки и ГПМ гальванических покрытий деталей микроэлектронной аппаратуры.
реферат [49,4 K], добавлен 23.05.2010Планировка размещения оборудования на сварочных участках. Электроматериалы и электрооборудование сварочного цеха. Основные требования, предъявляемые к сварочным машинам и аппаратам. Правила установки, обслуживания и эксплуатации сварочного оборудования.
курсовая работа [90,7 K], добавлен 12.10.2014Расчет горения топлива для определения расхода воздуха, количества и состава продуктов сгорания, температуры горения. Характеристика температурного режима и времени нагрева металла. Вычисление рекуператора и основных размеров печи, понятие ее футеровки.
курсовая работа [349,4 K], добавлен 30.04.2012Расчет и проектирование сварочного контура. Эскизирование сварочного контура. Расчет сопротивления вторичного контура. Расчет трансформатора контактной машины: определение токов, сечений обмоток, сердечника магнитопровода, потерь электроэнергии.
курсовая работа [146,7 K], добавлен 14.12.2014Основные направления развития сварочного производства. Перечень и технические характеристики оборудования сборочно-сварочного участка на предприятии. Изучение технологического процесса изготовления изделия. Его экономическая стоимость и контроль качества.
отчет по практике [1,6 M], добавлен 20.01.2014История развития сварочного производства. Понятие промышленной продукции сварочного производства и её качества. Сварка, понятие, виды и классы. Подготовка металла к сварке. Предупреждение деформации. Прогрессивные методы сборки и сварки узла. Контроль кач
реферат [38,4 K], добавлен 12.03.2005Описание сварной конструкции с анализом ее технологичности. Характеристики свариваемого материала. Способ изготовления заготовки и подготовка кромок. Выбор сборочно-сварочного оборудования. Меры борьбы со сварочными напряжениями и деформациями.
контрольная работа [37,6 K], добавлен 15.03.2011Применение различных методов, способов и приемов сборки и сварки конструкций с эксплуатационными свойствами. Техническая подготовка производства сварных конструкций. Организация работы по образованию сварочного поста. Хранение сварочной аппаратуры.
отчет по практике [1,0 M], добавлен 19.03.2015Характеристика основных технических размеров конструкции цистерны. Обоснование выбора сварочного оборудования и источника питания. Изучение технологии дуговой автоматической и механизированной сварки. Меры борьбы со сварочным напряжением и деформацией.
курсовая работа [36,9 K], добавлен 12.04.2015Назначение и расчётная программа сборочно-сварочного цеха. Организация производства и технология изготовления типовых узлов и секций. Расчет трудоемкости работ цеха. Расчёт годовой потребности цеха в материалах. Расчёт себестоимости цеховой продукции.
курсовая работа [608,2 K], добавлен 24.03.2010Перспективы развития листопрокатного производства в ОАО "НЛМК". Характеристика конструкций печи. Проведение теплотехнических расчетов горения топлива, нагрева металла. Определение основных размеров печи, расчет материального баланса топлива, рекуператора.
курсовая работа [186,2 K], добавлен 21.12.2011
