Штамповка и сварка металлов. Маркировка металлов и сплавов

Анализ основных операций холодной листовой штамповки и определение ее параметров. Определение режимов ручной дуговой сварки. Характеристика общих принципов классификации и маркировки черных металлов и сплавов. Пример расшифровки марки сталей и чугунов.

Рубрика Производство и технологии
Вид контрольная работа
Язык русский
Дата добавления 25.01.2017
Размер файла 163,1 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/

1. Определение параметров холодной листовой штамповки

Цель работы - приобретение знаний, умений и навыков определения параметров холодной листовой штамповки.

Задачи

1. Ознакомиться с основными операциями холодной листовой штамповки, приобрести навыки технологических расчетов.

2. По заданному чертежу детали и прочностным характеристикам ее материала определить исходные размеры заготовки и необходимые усилия операций вырубки и вытяжки.

Оборудование и материалы

1. Штангенциркуль.

2. Комплект заготовок по переходам и операциям технологического процесса изготовления корпуса свечи зажигания методом листовой штамповки.

Общие теоретические положения

Листовая штамповка - процесс получения из листа полосы, ленты изделия плоской или пространственной формы с заданными геометрическими и структурными параметрами без существенного изменения толщины материала.

Заготовка обрабатывается с помощью специальных инструментов -штампов, главные рабочие части которых называются матрицей и пуансоном. Пуансон вдавливает заготовку или ее часть в полость матрицы. Основным оборудованием листовой штамповки являются прессы (кривошипные, гидравлические) и молоты (воздушные).

Для листовой штамповки используют материалы, имеющие высокую пластичность: низкоуглеродистые стали (Ст2; Ст3; 08кп; 10; 20), пластичные легированные стали (например 12X18H9T), медь (Ml; M2), латунь с высоким содержанием меди (Л62, Л68), алюминий и его деформируемые сплавы и др. В связи с тем, что в основе обработки лежит процесс пластической деформации, листовая штамповка в холодном состоянии сопровождается упрочнением (наклепом) материала. В сравнении с исходным значением увеличение прочности (в) может быть значительным - в 2-3 раза. Поэтому обработка предварительно деформированной заготовки требует приложения больших усилий, либо промежуточной термообработки.

Операции листовой штамповки делятся на разделительные и формообразующие.

Основные разделительные операции (рис. 1):

а - отрезка - полное отделение части заготовки по незамкнутому контуру путем сдвига (часто производится на гильотинных ножницах);

б, в - вырубка и пробивка - полное отделение изделия от исходной заготовки по замкнутому контуру путем сдвига. Вырубкой оформляют наружный контур детали, а пробивкой - внутренний контур (изготовление отверстий).

а б в

Рис. 1. Разделительные операции листовой штамповки:

а - отрезка; б - вырубка; в - пробивка; 1 - пуансон; 2 - изделие или полуфабрикат; 3 - матрица; 4 - отходы

Основные формообразующие операции (рис. 2):

а

б

в

г

д

е

Рис. 2. Формообразующие операции листовой штамповки:

а - гибка; б - вытяжка; в - вытяжка с утонением (протяжка); г - отбортовка; д - обжим; е - формовка с раздачей; 1 - пуансон; 2 - изделие или полуфабрикат; 3 - матрица; 4 - прижим; 5 - резиновый вкладыш

а - гибка - изменение кривизны заготовки практически без изменения ее толщины;

б, в - вытяжка - превращение плоской заготовки в полое пространственное изделие. Выделяют вытяжку без утонения стенок и вытяжку с утонением стенок;

г - отбортовка - получение бортов (горловин) путем вдавливания центральной части заготовки с предварительно пробитым отверстием в матрицу;

д - обжим - уменьшение диаметра края полой заготовки в результате заталкивания ее в сужающуюся полость матрицы;

е - формовка - изменение формы заготовки или полуфабриката посредством деформирования ее отдельных участков - например увеличение размеров части полой заготовки с помощью резинового вкладыша.

Наиболее важное технологическое значение имеет вытяжка детали типа цилиндрической гильзы (стакана). Она производится за один или несколько переходов. Первый переход заключается в проталкивании листовой плоской заготовки через отверстие матрицы. Последующие переходы аналогичны процессу волочения труб - протягиванию изделия через волоку, размеры сечения которой меньше сечения исходной заготовки.

Проектирование технологического процесса вытяжки решает следующие основные задачи:

- расчет исходного размера плоской заготовки;

- определение усилия, необходимого для вырубки исходной заготовки из листа;

- определение усилия вытяжки на первом и последующих переходах.

Чертеж детали-гильзы в соответствии с вариантом задания.

Таблица 1. Исходные данные

№ вар.

Материал гильзы

d, мм

h, мм

t, мм

R, мм

, МПа

, МПа

9

Сталь 08кп

400

230

7

180

265

340

Результаты расчетов

Таблица 2

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

F1, мм2

F2, мм2

F3, мм2

F, мм2

D, мм

РВЫР, Н

mОБЩ

m

m1

d1, мм

РДЕФ, Н

Q, Н

Р, Н

62800

236749

1256

300805

619

3966038

0,6462

0,6462

1,13

0,55

400

2152282

490508

2642790

1. Площадь цилиндра:

F1=р*d*(h-R)

F1=3.14*400*(230-180)= 62800 мм2

2. Площадь тороида:

F2=(d-0,74*R)=*(400- 0,74*180)= 887,364*266,8= 236749 мм2

3. Площадь дна:

F3===1256 мм2

4. Площадь детали:

F= F1+F2+F3= 62800+ 236748,72+ 1256= 30805 мм2

5. Диаметр исходной заготовки D находят из условия неизменной толщины и площади ее поверхности при вытяжке, т.е. Fзаг = Fдет.

D== = =619 мм

6. Усилие вырубки определяется как произведение площади среза и сопротивления металла срезу (СР):

(6)

где l - периметр вырубки (для круглых отверстий );

t - толщина листа;

- предел прочности материала заготовки на срез (см. табл. 2);

k - коэффициент, учитывающий притупление режущих кромок ножа, неравномерность толщины и механических свойств материала (принимают k = 1,1…1,3).

l = 3,14*619= 1943,66 мм

k= 1,1

=265 Мпа

Pвыр=1943,66* 7* 265* 1,1= 3966038 Н

Сопротивление срезу , МПа

некоторых сплавов (средние значения) в отожженном состоянии

Материал

Сталь 08кп

Сталь 10

Сталь 20

Латунь Л68

, МПа

265

290

310

250

7. Коэффициент вытяжки:

m== = 0, 6462

Если вычисляется отношение диаметра изделия, заданного чертежом, т.е. окончательно изготовленного, к диаметру плоской заготовки, то получают общий коэффициент вытяжки mобщ.=m

8. Относительная толщина заготовки, выраженная в процентах:

= = 1, 13 %

9. Установлено, что при вытяжке гофры не образуются, если:

,

в нашем случае m ? 0.75 из этого следует что необходимо применение прижима для предотвращения появления складок на цилиндрической поверхности изделия.

10. Расчет количества переходов:

Для определения возможности получения заданной гильзы за один переход необходимо сравнить минимально допустимые значения коэффициента вытяжки на первом переходе, определенные опытным путем (табл. 3), с расчетным значением общего коэффициента вытяжки mОБЩ.

Допускаемые минимальные коэффициенты вытяжки деталей из сталей 08кп, 10, 20 и мягкой латуни

Коэффициент

вытяжки на переходах

Относительная толщина заготовки , %

св. 0,1 до 0,3

св. 0,3- до 0,6

св. 0,6 до 1,0

св. 1,0 до 1,5

св. 1,5 до 2,0

св. 2,0

m1

0,59

0,57

0,55

0,53

0,51

0,5

m2

0,82

0,81

0,80

0,79

0,78

0,77

m3

0,83

0,82

0,81

0,8

0,79

0,78

и т.д.

В нашем случае сходя из таблицы m1 < mобщ, это означает что изготовление детали возможно за один переход.

11. Расчет усилия деформации:

В общем виде усилие, необходимое при вытяжке, определяется как сумма

где

РДЕФ - усилие деформации заготовки;

Q - усилие прижима.

Усилие, необходимое для вытяжки детали без ее разрушения, не должно превышать предельного значения, равного прочности детали в ее наиболее слабом сечении.

Максимально допустимое усилие вытяжки (РДЕФ), при котором не допускается отрыв дна вытягиваемой цилиндрической гильзы, определяется из условия:

Где

- предел прочности на растяжение материала заготовки;

Таблица. Предел прочности на растяжение материалов заготовок в отожженном состоянии (средние значения)

Материал

Сталь 08кп

Сталь 10

Сталь 20

Латунь Л68

, МПа

340

365

420

320

k - эмпирический коэффициент, учитывающий напряжения в стенках вытягиваемого изделия. Данный коэффициент зависит от величины коэффициента вытяжки m:

m

до

0,55

св. 0,55 до 0,58

св. 0,58 до 0,60

св. 0,60 до 0,63

св. 0,63 до 0,65

св. 0,65 до 0,68

св. 0,68 до 0,70

св. 0,70 до 0,73

св. 0,73 до 0,75

св. 0,75 до 0,78

k

1

0,93

0,86

0,79

0,72

0,66

0,6

0,55

0,5

0,45

Pдеф=3,14*400*7*340*0,72=2152282 H

12. Усилие прижима:

Усилие прижима Q вычисляют исходя из удельного усилия и площади его приложения, т.е. площади кольцевой части заготовки, ограниченной диаметром пуансона и текущим диаметром самой заготовки

F - площадь части заготовки, зажатой между матрицей и прижимом;

q - удельное усилие, зависящее от вида штампуемого материла.

Материал

Сталь 08кп

Сталь 10

Сталь 20

Латунь Л68

q

2,8

2,5

2,2

1,8

Для цилиндрических деталей:

Q= 3,14*2,8*= 8,792* = 490508 Н

13. Расчет усилия вытяжки:

P= 2152282+ 490508= 2642790 H

Контрольные вопросы

1. Назовите и обоснуйте свойства проката, применяемого в качестве заготовок для холодной листовой штамповки. Каковы причины образования фестонов?

Для изготовления деталей холодной листовой штамповкой пригодны различные металлические и неметаллические материалы, поставляемые в виде листов, лент и полос. Образование фестонов - следствие неравномерности свойств исходного материала, непараллельности рабочих поверхностей матрицы и прижима, несоосности пуансона и матрицы

2. В чем сущность процесса пластической деформации монокристаллов и поликристаллических металлических материалов (механизмы скольжения и двойникования)?

Скольжение - это вид деформации, когда одни слои атомов кристалла скользят по другим слоям, причем они перемещаются на дискретную величину, равную целому числу межатомных расстояний. В промежутках между полосами скольжения деформация не происходит. Твердое тело не изменяет своего кристаллического строения во время пластической деформации и расположение атомов в элементарных ячейках сохраняется. Плоскостями скольжения является кристаллографические плоскости с наиболее плотной упаковкой атомов.

Двойникование - поворот одной части кристалла в положение, симметричное другой его части. Плоскостью симметрии является плоскость двойникования. Двойникование чаще возникает при пластической деформации кристаллов с объемно-центрированной и гексагональной решеткой, причем с повышением скорости деформации и понижением температуры склонность к двойникованию возрастает.

Двойникование может возникать не только в результате действия внешних сил, но и в результате отжига пластически деформированного тела. Это характерно для металлов с гранецентрированной кубической решеткой (медь, латунь). Двойникованием можно достичь незначительной степени деформации.

3. Как влияет холодная пластическая деформация на структуру и свойства металлов?

С ростом степени холодной пластической деформации усиливаются прочностные свойства металла (увеличиваются пределы прочности и текучести, твердость), а пластические свойства ослабевают (уменьшаются относительное удлинение и сужение, ударная вязкость). Холодная пластическая деформация сопровождается искажением кристаллической решетки металла -- образованием новых дислокаций, дроблением зерен, их сплющиванием и удлинением в направлении наибольшего течения металла. В результате искажений кристаллической решетки и появления остаточных напряжений изменяются физико-химические свойства металла, например, уменьшаются электро- и теплопроводность. В результате холодной деформации в металле возникают также преимущественная ориентировка (текстура) и анизотропия свойств, т. е. их неоднородность в зависимости от направления преимущественного течения металла.

4. Чем отличается холодная пластическая деформация от горячей?

Холодной называют деформацию, которую проводят при температуре ниже температуры рекристаллизации, а горячую - выше.

5. Назовите основные операции листовой штамповки:

- отрезка (разделение листа)

- вырубка и пробивка (отделение частей по кругу)

- гибка (изменение направления оси используемой заготовки)

- вытяжка (процесс изготовления полуфабриката для деталей)

- обжим (уменьшение поперечного сечения конца заготовки)

- отбортовка (получение у детали борта или горловины)

Различают также:

- вытяжку эластичной средой (применяется резина или полиуретан)

- гидроэластичная вытяжку (для получения деталей сложной формы)

- штамповку взрывом (для крупногабаритных деталей)

- электрогидравлическую штамповку (при производстве из трубчатых и плоских заготовок)

- магнитно-импульсную штамповку (для разделительных операций)

- ротационную вытяжку (позволяет получить симметричные по оси детали)

6. Сформулируйте основные закономерности, положенные в основу расчетов при штамповке. Почему расчеты размеров заготовок ведут по серединной поверхности сечения детали?

Расчет ведут по средней поверхности детали. Для определения диаметра заготовки поверхность детали, имеющей форму тела вращения, разбивают на простые геометрические элементы. Сумма площадей простых геометрических элементов равна площади заготовки, т.е. сумме площади отдельных геометрических элементов.

7. Назовите факторы, определяющие ограничение величины коэффициента вытяжки.

Коэффициент вытяжки - величина меньшая единицы. Чем меньше значение коэффициента вытяжки, тем больше деформируется металл. Однако уменьшение коэффициента вытяжки ограничено прочностью протянутого изделия и условием появления складок (гофров) на заготовке.

8. Объясните цель использования прижимов при листовой штамповке. Как изменяется усиление прижима в процессе вытяжки?

Появление складок на цилиндрической поверхности изделия можно в некоторой степени предотвратить применением прижима. Усилие прижима вычисляют исходя из удельного усилия и площади его приложения, т.е. площади кольцевой части заготовки, ограниченной диаметром пуансона и текущим диаметром самой заготовки. Усилие прижима обычно составляет 10-30 % от усилия деформации при вытяжке.

9. С какой целью первый переход операции вытяжки холодной листовой штамповки проектируют с минимально возможным коэффициентом вытяжки?

Это связано с тем, что для многооперационной вытяжки допустимый коэффициент вытяжки каждого последующего перехода больше предыдущего в связи с упрочнением материала в результате его пластической деформации.

10. При холодной обработке давлением (вытяжке, волочении и т.п.) в несколько переходов проводят промежуточный отжиг. Объясните причину.

Промежуточный отжиг применяют для устранения наклепа.

Вывод

1. Я ознакомился с основными операциями холодной листовой штамповки, приобрел навыки технологических расчетов.

2. По заданному чертежу детали и прочностным характеристикам ее материала определил исходные размеры заготовки и необходимые усилия операций вырубки и вытяжки.

3. По расчетам определил, что в данной операции необходимо применение прижима и количество переходов, за которые можно изготовить данное изделие.

4. С помощью формул и справочной информации нашел значения: усилия деформации, усилия прижима, усилия вытяжки.

Список использованной литературы

1. Технология конструкционных материалов: учебник для студентов машиностроительных вузов / А. М. Дальский [и др.]; под общ. ред. А. М. Дальского. - 6-е изд., испр. и доп. - М.: Машиностроение, 2005. - 592 с.

2. Кугультинов, С. Д. Технология обработки конструкционных материалов:учебник для студентов вузов, обучающихся по машиностроительным специальностям / С. Д. Кугультинов, А. К. Ковальчук, И. И. Портнов. - 2-е изд., стер. - М.: МТГУ им. Н.Э. Баумана, 2008. - 671 с.

3. Шадуя, В. Л. Современные методы обработки материалов в машиностроении: учебное пособие для студентов машиностроительных и приборостроительных специальностей учреждений, обеспечивающих получение высшего образования / В. Л. Шадуя. - Минск: Техноперспектива, 2008. - 314 с. гриф минобразования.

4. Материаловедение и технология металлов: учебник для студентов вузов, обучающихся по машиностроительным специальностям / Г. П. Фетисов; ред. Г. П. Фетисов. - 6-е изд., доп. - М.: Высшая школа, 2008. - 877 с.

5. Справочник по конструкционным материалам [Текст]: справочное издание / Б. Н. Арзамасов; под ред.: Б. Н. Арзамасова, Т. В. Соловьевой. - М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. - 638 с.

6. Методические указания для лабораторных (практических) занятий по дисциплинам «Технология конструкционных материалов», «Материаловедение и технология конструкционных материалов» для студентов всех специальностей и направлений очной и заочной форм обучения.

2. Определение режимов ручной дуговой сварки

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 В=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.

Эскиз сварного соединения

Таблица 1. Результаты расчетов

вар.

Тип

соед.

S,

мм

L,

мм

Марка

электр.

Тип

электр.

dЭ,

мм

ICB,

А

QЭ,

кг

tCB,

ч

QЭЭ, квтч

9

Т3

2

2,7

МР-3

Э46

2,5

125

3,37

2,16

6,75

1. Определяем диаметр электродного стержня. По таблице 2:

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

Т.к. у нас толщина свариваемого металла S=2 мм тогда выбирает диаметр электрода dэ=2,5 мм.

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).

Iсв=50*2.5= 125 А

3. Находим, площадь поперечного сечения наплавленного металла при этом не учитывает выпуклость шва, т.е. принять в сечении треугольник (F = k2/2):

Fн= Fпрям + F

Fпрям= a*S= 0,5*2=1 мм2

F =2* 32/2 = 9 мм2

Fн= 1+9 =10 мм2

Таблица 3. 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 1,2S. 2. Предел текучести металла смотрите в табл. 4.

4. Определяем объем наплавленного металла VН:

VН = FН L,

где L - длина сварного шва, мм.

VH= 10*2700 = 27000

5. Рассчитываем массу наплавленного металла:

MН = VН , где

- плотность наплавленного металла, г/см3 (для стали можно принять = 7,8 г/см3).

MH= 270*7.8=2106 г

6. Найдем расход электродов QЭ :

QЭ = Р MН ,

Где Р - коэффициент потерь металла на угар, разбрызгивание, огарки и т.д. (принимают равным 1,6…1,8).

QЭ=1, 6*2106= 3369,6

7. Определяем основное время на сварку по формуле:

, где

Н - коэффициент наплавки, г/Ач, зависящий от способа сварки и марки электрода.

tСВ==2,16 ч

Величину Н для ручной дуговой сварки выбирают по таблице 4 в зависимости от марки электрода.

Таблица 4. Некоторые характеристики электродов

Марка электрода

Коэффициент наплавки Н, г/Ач

Предел текучести Т, 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.

8. Подсчитаем количество электроэнергии, идущей на сварку:

QЭЭ = UД IСВ tСВ , где

UД - напряжение дуги, обычно составляющее 25…28 В.

QЭЭ=25*125*2,16= 6750 = 6,75

Контрольные вопросы

1. К какому классу сварки относится ручная дуговая сварка?

Ручная дуговая сварка относится к такому виду как сварка плавлением.

2. Что называется электрической дугой? Чем она обусловлена?

Сварочной дугой называется мощный электрический разряд между электродами, находящимися в среде ионизированных газов и паров. Она обусловлена тем, что источником теплоты является электрическая дуга, которая горит между электродом и заготовкой.

3. Какие материалы сваривают ручной дуговой сваркой?

Свариваются металлы и сплавы, керамика, стекло, пластмассы, разнородные материалы.

4. В чем отличие сварки плавящимся электродом и неплавящимся электродом?

Сварка неплавящимся (графитовым или вольфрамовым) электродом дугой прямого действия , при которой соединение выполняется путем расплавления только основного металла , либо с применением присадочного металла а сварка плавящимся электродом (металлическим) дугой прямого действия с одновременным расплавлением основного металла и электрода, который пополняет сварочную ванну жидким металлом.

5. Из каких материалов изготавливают неплавящиеся электроды?

Неплавящиеся электроды бывают графитовые или вольфрамовые.

6. Что представляют собой электроды для ручной дуговой сварки?

Стержень электрода плавится, и расплавленный металл каплями стекает в сварочную ванну . Вместе со стержнем плавится покрытие электрода , образуя защитную газовую атмосферу вокруг дуги и жидкую шлаковую ванну на поверхности расплавленного металла.

7. Какие существуют типы стальных электродов по назначению?

Ввиду большого разнообразия применяемых покрытий электроды по ГОСТ делятся на типы не по составу покрытий, а по назначению электродов и механическим свойствам металла шва и сварного соединения, получаемых при сварке электродами данного типа. Каждому типу электрода соответствует несколько марок. Например, типу Э42 соответствуют электроды ОМА-2, АНО-6, МЭЗ-04 и др.

8. Что такое марка электрода, чем она характеризуется?

Марка электрода - это его промышленное обозначение, как правило характеризующее стержень и покрытие.

Согласно ГОСТ 9467-75 «Электроды покрытые металлические для ручной дуговой сварки конструкционных и теплоустойчивых сталей. Типы» для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей предусмотрены 9 типов электродов: Э38, Э42, 42А, Э46, Э46А, Э50, Э50А, Э55 и Э60; для сварки легированных конструкционных сталей повышенной и высокой прочности 5 типов: Э70, Э85, Э100, Э125, Э150. Кроме того, предусмотрены 9 типов электродов для сварки теплоустойчивых сталей: Э09М, Э09МХ, Э09Х1М, Э05Х2М, Э09Х2М1, Э09Х1МФ, Э10Х1М1НФБ, Э10Х3М1БФ, Э10Х5МФ.

9. Какое назначение выполняет покрытие на электроде?

Вместе со стержнем плавится покрытие электрода , образуя защитную газовую атмосферу вокруг дуги и жидкую шлаковую ванну на поверхности расплавленного металла.

10. Какие основные показатели входят в условное обозначение электрода?

Тип по соответствующему стандарту (ГОСТ 9467-75 или ГОСТ 10052-75), обозначение марки,

диаметр, мм, назначение по группе свариваемой стали (У--углеродистые, Л-легированные, В-высоколегированные), обозначение толщины покрытия (М -- тонкое, С -- среднее, Д -- толстое, Г -- особо толстое), группа индексов, характеризующих механические свойства наплавленного металла по ГОСТ 9467-75.

Вывод

1. Ознакомился с сущностью и научился рассчитывать режимы ручной дуговой сварки.

2. Пользуясь предложенной методикой, рассчитал режимы ручной дуговой сварки сварного соединения согласно индивидуального задания: определил диаметр электродного стержня, рассчитал силу сварочного тока, нашел площадь поперечного сечения наплавленного металла, определил объем и массу наплавленного металла, рассчитал расход электродов, определил основное время на сварку, рассчитал количество электроэнергии идущей на сварку.

Список использованной литературы

1. Технология конструкционных материалов : учебник для студентов машиностроительных вузов / А. М. Дальский; под общ. ред. А. М. Дальского. - 6-е изд., испр. и доп. - М.: Машиностроение, 2005. - 592 с.

2. Кугультинов, С. Д. Технология обработки конструкционных материалов : учебник для студентов вузов, обучающихся по машиностроительным специальностям / С. Д. Кугультинов, А. К. Ковальчук, И. И. Портнов. - 2-е изд., стер. - М.: МТГУ им. Н.Э. Баумана, 2008. - 671 с.

3. Шадуя, В. Л. Современные методы обработки материалов в машиностроении : учебное пособие для студентов машиностроительных и приборостроительных специальностей учреждений, обеспечивающих получение высшего образования / В. Л. Шадуя. - Минск: Техноперспектива, 2008. - 314 с. гриф минобразования.

4. Материаловедение и технология металлов : учебник для студентов вузов, обучающихся по машиностроительным специальностям / Г. П. Фетисов ; ред. Г. П. Фетисов. - 6-е изд., доп. - М.: Высшая школа, 2008. - 877 с.

5. Справочник по конструкционным материалам : справочное издание / Б. Н. Арзамасов ; под ред.: Б. Н. Арзамасова, Т. В. Соловьевой. - М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. - 638 с.

6. ГОСТ 5264-80. Ручная дуговая сварка. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры . - Введ. 24.07.80. Взамен ГОСТ 5264-69 - М.: Изд-во стандартов, 2009. - I, 145 с.

7. Методические указания для лабораторных (практических) занятий по дисциплинам "Технология конструкционных материалов", "Материаловедение и технология конструкционных материалов" для студентов всех специальностей и направлений очной и заочной форм обучения

3. Классификация и маркировка сталей и чугунов

Цель работы - приобретение знаний, умений и навыков классификации и маркировки сталей и чугунов.

Задачи.

1. Ознакомиться с общими принципами классификации и маркировки черных металлов и сплавов.

2. Пользуясь методикой расшифровать марки сталей и чугунов согласно индивидуального задания.

Оборудование и материалы

1. Справочно-методические источники.

2. Варианты индивидуальных заданий.

Основные теоретические положения

Специалистам в сфере техники и технологий необходимо знать классификацию и маркировку материалов, предназначенных для изготовления деталей машин и конструкций. К таким материалам относятся металлы и их сплавы, металлические и металлокерамические порошки, пластмассы, резина, стекло, керамика, древесные и другие неметаллические вещества. Наиболее широкое распространение в качестве конструкционных материалов получили черные металлы и их сплавы, поэтому в настоящей работе приведена информация о сталях и чугунах.

1. Маркировка и классификация сталей

Сталями принято называть сплавы железа с углеродом, содержащие до 2,14 % углерода. Кроме того, в составе сталей присутствуют постоянные (сера и фосфор - трудно удаляемые при выплавке) или технологические (марганец и кремний - поступают в процессе раскисления) примеси.

Некоторые элементы могут быть введены специально для улучшения физико-химических свойств (легирующие элементы).

Стали классифицируются по следующим основным признакам.

Химический состав

В зависимости от химического состава различают: стали углеродистые (ГОСТ 380-2005, ГОСТ 1050-88) и легированные (ГОСТ 4543-71, ГОСТ 5632-72, ГОСТ 14959-79).

В свою очередь, углеродистые стали могут быть:

а) малоуглеродистыми - содержание углерода менее 0,25 %;

б) среднеуглеродистыми - содержание углерода от 0,25 до 0,60 %;

в) высокоуглеродистыми - содержание углерода превышает 0,60 %.

Легированные стали подразделяются на:

а) низколегированные - содержащие до 2,5 % легирующих элементов;

б) среднелегированные - содержание от 2,5 % до 10,0 % легирующих элементов;

в) высоколегированные - содержание от 10,0 % до 50 % легирующих элементов.

Легированность определяется суммарным процентным содержанием всех легирующих элементов, входящих в состав сплава.

Назначение

По назначению стали бывают:

а) конструкционные - предназначены для изготовления строительных и машиностроительных изделий;

б) инструментальные - из которых изготовляют режущий, мерительный, штамповый и прочий инструмент (содержат более 0,65 % углерода);

в) с особыми физическими свойствами - например, с определенными магнитными характеристиками или малым коэффициентом линейного расширения: электротехническая сталь, суперинвар и др.;

г) с особыми химическими свойствами - например нержавеющие, жаростойкие или жаропрочные стали.

Качество

В зависимости от содержания вредных примесей (серы и фосфора) стали подразделяют на:

а) стали обыкновенного качества - содержат до 0,06 % серы и до 0,07 % фосфора;

б) качественные - до 0,035 % серы и фосфора каждого отдельно;

в) высококачественные - до 0,025 % серы и фосфора (в конце марки добавляется буква А);

г) особовысококачественные - до 0,025 % фосфора и до 0,015 % серы (в конце марки добавляется через тире буква Ш).

Степень раскисления

По степени удаления кислорода из стали, т.е. по степени ее раскисления, существуют:

а) спокойные стали - полностью раскисленные: такие стали обозначаются буквами "сп" в конце марки (иногда буквы "сп" опускаются);

б) кипящие стали - слабо раскисленные: маркируются буквами "кп";

в) полуспокойные стали - занимающие промежуточное положение между двумя предыдущими: обозначаются буквами "пс".

Конструкционные стали

Нелегированные конструкционные стали обыкновенного качества

Применяются для изготовления горячекатаного проката (сортового, фасонного, толсто- и тонколистового), широкополосного и холоднокатаного тонколистового проката, слитков, блюмов, слябов, сутунки, катаных и непрерывнолитых заготовок, труб, поковок и штамповок, лент, проволоки, метизов и пр. листовой штамповка сварка чугун

В соответствии с ГОСТ 380-2005 обозначаются буквами Ст и цифрой после букв, обозначающей условный номер марки в зависимости от химического состава (Ст0, Ст1, Ст3 и т.д.) - увеличение номера от 1 до 6 означает повышение содержание углерода в стали (табл. 1).

В сталях с содержанием марганца 0,8 % и более после цифры добавляется буква Г. Например: Ст3Гсп, Ст5Гпс и др.

Содержание углерода в сталях обыкновенного качества

Обозначение стали

Содержание углерода

Ст0

< 0,23 %

Ст1

0,06-0,12 %

Ст2

0,09-0,15 %

Ст3

0,14-0,22 %

Ст4

0,18-0,27 %

Ст5

0,28-0,37 %

Ст6

0,38-0,49%

Пример расшифровки:

Ст3Гпс - нелегированная конструкционная сталь обыкновенного качества, условный номер марки 3, с повышенным содержанием марганца, полуспокойная.

Нелегированные конструкционные качественные стали

Применяются для изготовления проката горячекатаного и кованого сортового, калиброванного, со специальной отделкой поверхности, слитков, поковок и штамповок.

В соответствии с ГОСТ 1050-88 маркируются двухзначными числами, показывающими среднее содержание углерода в сотых долях процента: 05; 08; 10; 25; 40 и т.д.:

10 - содержание С около 0,1 %,

60 - содержание С около 0,6 %.

При этом для сталей с C < 0,2 %, не подвергнутых полному раскислению, в обозначение добавляются буквы "кп" (для кипящей стали) и "пс" (для полуспокойной). Для спокойных сталей буквы в конце их наименований не добавляются. Например: 08кп, 10пс, 15, 18кп, 20 и т.д.

Качественные стали с повышенными свойствами, используемые для изготовления деталей и частей котлов и сосудов, работающих под давлением при комнатной, повышенной и минусовой температурах, обозначают по ГОСТ 5520-79 с добавлением буквы К в конце наименования стали: 15К, 18К, 22К и др.

Пример расшифровки:

45 - нелегированная конструкционная качественная сталь, содержание C 0,45 %, среднеуглеродистая, спокойная.

18К - нелегированная конструкционная качественная сталь, содержание С 0,2 %, низкоуглеродистая, спокойная, применяется для изготовления деталей и частей котлов и сосудов, работающих под давлением при комнатной, повышенной и минусовой температурах.

Конструкционные легированные стали

Применяются для изготовления проката горячекатаного и кованого, калиброванного, со специальной отделкой поверхности, применяемого в термически обработанном состоянии, слитков, поковок и штамповок.

В соответствии с ГОСТ 4543-71 наименования таких сталей состоят из цифр и букв. Первые цифры марки обозначают среднее содержание углерода в стали в сотых долях процента. Буквы указывают на основные легирующие элементы, включенные в сталь (табл. 2). Цифры после каждой буквы обозначают примерное процентное содержание соответствующего элемента, округленное до целого числа. При содержании легирующего элемента до 1,5 % цифра за соответствующей буквой не указывается.

Обозначения основных легирующих элементов

...

Элемент

Символ

ЧМ

ЦМ

Плотность,

г/см3

Азот

N

A

-

1,25

Алюминий

Al

Ю

A

2,69808

Барий

Ba

-

Бр

3,61

Бериллий

Be

Л

-

1,86

Бор

В

Р

-

2,33

Ванадий

V

Ф

Вам

6,12

Висмут

Bi

Ви

Ви

9,79

Вольфрам

W

В

-

19,27

Гадолиний

Gg

-

Гм

7,886

Галлий

Ga

Гл

Гл

5,91

Гафний

Hf

-

Гф

13,36

Германий

Ge

-

Г

19,3

Гольмий

Но

-

Гом

8,799

Диспрозий

Dy

-

Дим

8,559

Европий

Eu

-

5,24

Железо

Fe

-

Ж

7,87

Золото

Au

-

Зл

19,32

Индий

In

-

Ин

7,3

Иридий

Ir

И

И

22,4

Иттербий

Yb

-

Итм

6,959

Иттрий

Y

-

Им

4,472

Кадмий

Cd

Кд

Кд

8,642

Кобальт

Co

К

К

8,85

Кремний

Si

С

Кр

2,3263

Лантан

La

-

Ла

6,162

Литий

Li

-

Лэ

0,534

Лютеций

Lu

-

Люм

-

Магний

Mg

Ш

Мг

1,741

Марганец

Mn

Г

Мц(Мр)

7,43

Медь

Cu

Д

М

8,96

Молибден

Mo

М

-

10,22

Неодим

Nd

-

Нм

7,007

Никель

Ni

Н

Н

8,91

Ниобий

Nb

Б

Нп

8,55

Олово

Sn

-

О

7,29

Осмий

Os

-

Ос

22,48

Палладий

Pd

-

Пд

12,1

Платина

Pt

-

Пл

21,0

Празеодим

Pr

-

Пр

6,769

Рений

Re

-

Ре

21,04

Родий

Rh

-

Рд

12,5

Ртуть

Hg

-

Р

13,5

Рутений

Ru

-

Ру

12,3

Самарий

Sm

-

Сам

7,53

Свинец

Pb

-

С

11,337

Селен

Se

Е

Ст

4,7924

Серебро

Ag

-


Подобные документы

  • Рассмотрение правил проведения макро- и микроанализа металлов и сплавов, определению твердости, исследованию структур и свойств сталей и чугунов, цветных сплавов и пластмасс. Практические вопросы термической и химико-термической обработки металлов.

    учебное пособие [4,4 M], добавлен 20.06.2012

  • Классификация и применение процессов объемного деформирования материалов. Металлургические и машиностроительные процессы обработки металлов давлением. Методы нагрева металла при выполнении операций ОМД. Технология холодной штамповки металлов и сплавов.

    контрольная работа [1,2 M], добавлен 20.08.2015

  • Распространенность металлов в природе. Содержание металлов в земной коре в свободном состоянии и в виде сплавов. Классификация областей современной металлургии в зависимости от методов выделения металлов. Характеристика металлургических процессов.

    презентация [2,4 M], добавлен 19.02.2015

  • Влияние высокотемпературной термомеханической обработки на тонкую кристаллическую структуру аустенитных сталей и сплавов. Закономерности роста зерен металлов и сплавов при высоких температурах. Влияние температуры на характеристики металлов.

    курсовая работа [534,9 K], добавлен 28.12.2003

  • Назначение и виды термической обработки металлов и сплавов. Технология и назначение отжига и нормализации стали. Получение сварных соединений способами холодной и диффузионной сварки. Обработка металлов и сплавов давлением, ее значение в машиностроении.

    контрольная работа [2,6 M], добавлен 24.08.2011

  • Классификация и маркировка сталей, чугунов, цветных, твердых сплавов и композиционных материалов. Анализ конструкции и технология производства механической пружины. Особенности работы упругих элементов. Рессорно-пружинные и теплоустойчивые стали.

    курсовая работа [60,5 K], добавлен 13.01.2011

  • История развития сварочного производства. Понятие промышленной продукции сварочного производства. Сварка, понятие, виды и классы: электродуговая, контактная, газовая сварка и резка металлов. Сборка и техника сварки. Предупреждение деформации изделия.

    реферат [45,1 K], добавлен 26.01.2008

  • Проектирование современного цеха по производству отливок из сплавов черных металлов. Выбор оборудования и расчет производственной программы этого цеха. Особенности технологических процессов выплавки стали. Расчет площади складов для хранения материалов.

    курсовая работа [125,6 K], добавлен 13.05.2011

  • Сущность и назначение термической обработки металлов, порядок и правила ее проведения, разновидности и отличительные признаки. Термомеханическая обработка как новый метод упрочнения металлов и сплавов. Цели химико-термической обработки металлов.

    курсовая работа [24,8 K], добавлен 23.02.2010

  • Классификация металлов по основному компоненту, по температуре плавления. Характерные признаки, отличающие металлы от неметаллов: внешний блеск, высокая прочность. Характерные особенности черных и цветных металлов. Анализ сплавов цветных металлов.

    контрольная работа [374,3 K], добавлен 04.08.2012

  • Исследование основных литейных свойств сплавов, изучение способа получения отливок без дефектов и описание технологии отлива детали под давлением. Изучение схемы прокатного стана и механизма его работы. Анализ свариваемости различных металлов и сплавов.

    контрольная работа [317,4 K], добавлен 20.01.2012

  • Компьютерные программа, применяемые для разработки конструкторской документации и моделирования процессов обработки металлов давлением. Общая характеристика, особенности технологии и принципы моделирования процессов горячей объемной штамповки металлов.

    курсовая работа [984,9 K], добавлен 02.06.2015

  • Изучение строения металла с помощью макроскопического анализа. Выявление макроструктуры болта, полученного горячей штамповкой. Определение глубины цементованного слоя и величины зерна стали. Микроструктурный метод исследования металлов и сплавов.

    контрольная работа [432,2 K], добавлен 17.08.2011

  • Роль в процессе кристаллизации, которую играет число центров и скорость роста кристаллов. Изменение свободной энергии в зависимости от температуры. Классификация чугунов по строению металлической основы. Основные применения цветных металлов и их сплавов.

    контрольная работа [878,0 K], добавлен 06.03.2013

  • Основные сварочные материалы, применяемые при сварке распространенных алюминиевых сплавов. Оборудование для аргонно-дуговой сварки алюминиевых сплавов. Схема аргонно-дуговой сварки неплавящимся электродом. Электросварочные генераторы постоянного тока.

    курсовая работа [1,2 M], добавлен 20.05.2015

  • Импульсные методы обработки металлов давлением. Сведения о взрывчатых веществах: оборудование для штамповки взрывом. Процесс гидровзрывной штамповки. Электрогидравлические установки для штамповки деталей. Сущность магнитно-импульсной обработки металлов.

    реферат [811,8 K], добавлен 10.05.2009

  • Современные способы повышения качества металлов и сплавов. Подготовка руд к доменной плавке. Устройство и работа доменной печи. Сущность технологического процесса изготовления деталей и заготовок порошковой металлургией. Производство цветных металлов.

    дипломная работа [6,3 M], добавлен 16.11.2011

  • Термиты - порошкообразные горючие смеси металлов с окислами металлов, способные сгорать с выделением значительного количества тепла. Область применения термитов - сварка металлов. Способ термитной сварки давлением. Способ промежуточного литья. Присадки.

    реферат [175,5 K], добавлен 06.11.2008

  • Возникновение и развитие сварки и резки металлов. Понятие, сущность и классификация способов дуговой резки. Рабочие инструменты, используемые при резке металлов. Организация рабочего места сварщика. Техника безопасности труда при дуговой сварке и резке.

    курсовая работа [508,4 K], добавлен 25.01.2016

  • Основные понятия литейного производства. Особенности плавки сплавов черных и цветных металлов. Формовочные материалы, смеси и краски. Технология изготовления отливок. Виды и направления обработки металлов давлением. Механизмы пластической деформации.

    презентация [4,7 M], добавлен 25.09.2013

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.