Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Задание

Введение

1. Расчет режимов аргонодуговой сварки листов

2. Определение максимальной температуры, которая достигается на расстоянии L=y от оси шва

3. Определение температуры подогрева для пункта 4, обеспечивающей снижение скорости охлаждения

4. Расчет длительности нагрева выше температуры T точек околошовной зоны, лежащих на границе проплавления ()

Заключение



Задание

1) Рассчитать режимы аргонодуговой сварки листов из малоуглеродистой стали стали толщиной 3 мм при скорости сварки 10; 20; 30 м/ч.

2) Пользуясь схемой мощного быстродвижущегося источника теплоты, определить двумя способами ширину зоны, нагретой выше Т=Тпл; Т=Тпл/2; Т=Тпл/3.

3) Определить максимальную температуру, которая достигается на расстоянии L=y от оси шва 1; 2; 3 см.

4) Определить мгновенную скорость охлаждения металла при температуре Т=Тпл; Т=Тпл/3.

5) Определить для п.6 температуру подогрева Т0, обеспечивающую снижение скорости охлаждения в 1,5 раза; в 3 раза.

6) Рассчитать длительность нагрева выше температуры Т точек околошовной зоны, лежащих на границе проплавления (Тmax=Tпл) при Т=0,8Тпл; Т=0,6Тпл.



Введение

Аргонодуговая сварка - дуговая сварка, при которой в качестве защитного газа используется аргон. Применяют аргонодуговую сварку неплавящимся вольфрамовым и плавящимся электродами. Аргонодуговая сварка вольфрамовым электродом может быть ручной и автоматической. Сварка возможна без подачи и с подачей присадочной проволоки. Этот процесс предназначен главным образом для металлов толщиной менее 3-4 мм. Большинство металлов сваривают на постоянном токе прямой полярности. Сварку алюминия, магния и бериллия ведут на переменном токе [1].

Все основные виды сварки, включая аргонодуговую, выполняют при местном нагреве свариваемого изделия сварочными источниками тепла. От температурного состояния объемов металла в месте сварки, распределения температур, режима нагрева и охлаждения зависит качество сварных швов.

Для прогнозирования качества, структуры сварных швов рассчитываются зависимости распространения тепла в условиях сварки, применяя упрощенные схемы нагреваемого тела, схематизируют источники тепла.

Расчет процесса распространения тепла в металле при сварке должен установить основные закономерности этого процесса. Для расчёта процесса нагрева и охлаждения металла изделия при дуговой сварке необходимо выбрать подходящую расчётную схему, выделяющую основные особенности рассматриваемого процесса и пренебрегающую второстепенными.

Итак, целью расчетно-графической работы является расчет режимов аргонодуговой сварки малоуглеродистой стали неплавящимся электродом при заданных разделке кромок, толщины свариваемых пластин и скорости сварки; рассмотрение распространения тепла в пластинах, определение необходимого подогрева при определенной скорости охлаждения металла.



1. Расчет режимов аргонодуговой сварки листов

По ГОСТ 14771-76 [2] принимаем размеры сварного шва при толщине пластинок мм (рисунок 1), геометрические характеристики которого приведены в таблице 1.

Рисунок 1 - Стыковое соединение С4 по ГОСТ 14771-76

Таблица 1 -Геометрические характеристики соединения С4

Условное обозначение	е,не более	е1	g	g1
		Ном.	Пр.откл.	Ном.	Пр.откл.	Ном.	Пр.откл.
С4	12,0	4,0	±2,0	1,0	±0,5	0,5	±0,5

Приведем необходимые для расчетов теплофизические свойства стали:

- температура плавления ;

- плотность =7,8 ;

- удельная теплоемкость с=0,67 ;

- коэффициент теплопроводности л=0,41 ;

- коэффициент температуропроводности а=0,08;

- скрытая теплота плавления L=270 ;

- эффективный КПД дуги =0,7.

Сварочный ток найдем по формуле:

,

где -скорость сварки, см/с;

- площадь проплавления, см2;

- теплосодержание металла в сварочной ванне, Дж/г;

- напряжение на дуге, В.

Площадь проплавления:

,

Где e - примем 6мм, e1 - 3мм.

,

где - толщина листа, см.

Теплосодержание расплавленного металла в сварочной ванне определяем из соотношения :

,

где - удельная теплоемкость, Дж/гK;

- температура плавления металла, K;

- начальная температура;

- температура перегрева металла в сварочной ванне,:

(0,1…0,2 ), ;



,

Принимаем ;

-скрытая теплота плавления, Дж/г.

Определим термический КПД дуги для каждой скорости сварки по номограмме (рисунок 2). Для этого необходимо рассчитать безразмерный коэффициент :

,

-Для скорости сварки 10 м/ч, I=150 А, U=15В [3, стр. 377]:

,

откуда по номограмме КПД .

-Для скорости сварки 20 м/ч, I=220 А, U=15В [3, стр. 377]:

,

откуда по номограмме КПД.

-Для скорости сварки 30 м/ч, I=280 А, U=15В [3, стр. 377]:

,

откуда по номограмме КПД .



Рисунок 2 - Номограмма для определения термического КПД при сварке тонких листов встык

При скорости сварки значение тока будет равно:

,

При скорости сварки :

,

При скорости сварки :,

,

Таким образом, имеем:

1)приV1=10м/ч: U=15В, I1= А;

2)приV2=20 м/ч: U=15В, I2=А;

3)приV3=30 м/ч: U=15В, I3= А.

Для дальнейших расчетов примем V3=30м/ч: U=15В, I3= А.

Определение ширины зоны, нагретой выше заданной температуры с использованием схемы мощного быстродвижущегося источника теплоты

1) ,

2) ,

3) .

1 способ

Для мощного быстродвижущегося линейного источника теплоты в пластине ширина зоны термического влияния определяется по формуле [4, стр. 210]. аргонодуговой сварка охлаждение металл

,

Где 2l - ширина зоны, нагретая выше заданной температуры, см;

Т- заданная температура, K;

- начальная температура изделия;

,

Расчет произведем для скорости.

1) Тогда для температуры по формуле (5) получим:

,,



2) Для температуры имеем:

,

3) Для температуры имеем:

,

На рисунке 3 [4, стр. 209] представлена номограмма для определения ширины зоны нагрева при сварке пластины линейным источником в случае(без теплоотдачи).

Рисунок 3 - Номограмма для определения ширины зоны нагрева движущимся источником тепла

Найдем значение выражения, представленного на оси ординат для всех случаев:

,

,

,

Значениям этих выражений на номограмме соответствуют значения равные соответственно:; ; .

Учитывая, что ширина зоны нагрева равна получаем:

1)

2)

3)

Результаты рассмотренных способов отличаются.

2. Определение максимальной температуры, которая достигается на расстоянии L=y от оси шва

1) ;

2) ;

3) .

Для решения поставленной задачи используем данные предыдущего пункта.

Используем схему быстродвижущегося линейного источника теплоты в пластине без теплоотдачи [5, стр.248]:



,

Начальную температуру листов принимаем равной комнатной температуре ().

1) Используя формулу (7) найдем максимальную температуру для y1=1см:

,

2) Для y2=2см имеем:

,

3) Для y3=3см имеем:

,

Определение мгновенной скорости охлаждения металла при заданной температуре

1) ;

2) .

Мгновенная скорость охлаждения рассчитывается по формуле [6, стр.156]:



,

1) ,

2)

Знак «минус» в уравнениях показывает, что происходит остывание металла.

3. Определение температуры подогрева для пункта 4, обеспечивающей снижение скорости охлаждения

1) в 1,5 раза;

2) в 3 раза.

Скорости охлаждения, полученные в предыдущем пункте:

;

.

1) Если снизить скорость в 1,5 раза, то получим:

;

.

Используя формулу (8), найдем температуру предварительного подогрева:

;,

.,

2) Если снизить скорость в 3 раза, то получим:

;,

.,

Используя формулу (8) найдем температру предварительного подогрева:

;,

.,

4. Расчет длительности нагрева выше температуры T точек околошовной зоны, лежащих на границе проплавления ()

1) ;

2) .

Безразмерный критерий:

,

; ,

Длительность нагрева выше заданной температуры найдем по формуле [4, стр.216]:

1) ,

2) ,

где -коэффициенты находимые по номограмме (рисунок 4) [4, стр.217], с помощью безразмерных величин:

Рисунок 4 - Номограмма для определения коэффициентов и в зависимости от значений



Заключение

В ходе выполнения расчетно-графической работы был проведен расчет параметров для сварки стальных листов встык; определена ширина зоны, нагретая выше заданных температур; определены мгновенные скорости охлаждения при заданных температурах; рассчитаны температуры подогрева для обеспечения оптимальной скорости охлаждения. В процессе выполнения работы была использована схема быстродвижущегося источника теплоты.



Список литературы

1. Технология сварочного производства: учебное пособие / К.И. Томас, Д.П. Ильященко; Юргинский технологический институт. - Томск: Изд-во Томского политехнического уни-верситета, 2011. - 247 с.

2. ГОСТ 14771-76. Дуговая сварка в защитном газе. Соединения сварные. - Введ. 1977.06.30. - М.: Стандартинформ, 2007. - 38 с.

3. Технология и оборудование сварки плавлением и термичсекой резки: учебник для вузов. - 2-е изд. испр. и доп./ А.И. Акулов, В.П. Алехин, С.И. Ермаков и др./ Под ред. А.И. Акулова. - М.: Машиностроение, 2003. - 560 с.

4. Теория сварочных процессов: учеб.для вузов по спец. «Оборуд. и технология сварочн. про-ва» / Под ред. В. В. Фролова. - М.: Высш. шк., 1988. - 559 с.

5. Теория сварочных процессов под ред. В.М. Неровного. - М.: Изд. МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2007. - 750 с

6. Багрянский К.В. Теория сварочных процессов / К.В. Багрянский, З.А. Добротина, К.К. Хренов.- Харьков: Вища школа, 1976. - 424 с.

Размещено на Allbest.ru

...