Файл: Э. Э. Гертнер к т. н., доцент.pdf

29
Изм. Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
3
ДП 44.03.04.080 ПЗ
Окончание таблицы 8 1
2 3
4
Станка для правки грибовидности.
Править грибовидность полки балки.
11
Контроль
Произвести визуальный контроль геометрических размеров сварных швов балки коробчатого сечения.
- линейка;
- угольник.
-набор ВиК
12
Резка балки под размер
Произвести резку балки, задать па- раметры задания ленточнопильному станку.
TDJ1250 ленточно- пильный станок с ЧПУ с разворотом пильной рамы
13
Зачистка
Произвести зачистку кромок балки перед сборкой и сваркой
Ручные пневматиче- ские и электрические машины
14
Сборка стелла- жа
Собрать изделие (стеллаж) на плите, произвести прихватки при помощи полуавтомата. Длина 20 мм через 250 мм.
Рулетка, сварочный инверторный аппарат
EWM Phoenix 355 Puls.
Режимы сборки.
I = 126±3 А
U = 20±2 B d
эл
= 1,2 мм
15
Сварка стеллажа
Сварку собранного на прихватках изделия выполнить полуавтоматиче- ской сваркой в среде защитных газов
(Corgon 20).
Инверторный свароч- ный аппарат. Режимы сварки.
I = 286±5 А
U = 28±2B
V
св
= 27±3 м
/
ч d
эл
= 1,2 мм
16
Зачистка
Зачистить сварные швы от брызг и шлака.
Ручные пневматиче- ские и электрические машины
17
Контроль
Контролировать геометрические параметры и размеры сварных швов, качество их формирования. Трещи- ны, поры, подрезы запрещены.
Набор ВиК
(Линейка металличе- ская, штангенциркуль, универсальный шаблон сварщика.
1.6. Расчёт режимов сварки
Параметры режима сварки рассчитываем в зависимости от толщины металла и свойств свариваемого материала, типа сварочного соединения и по- ложения сварочного шва в пространстве по справочной литературе.
Для расчета режимов сварки необходимо определить площадь сечения сварного шва и выбрать тип соединения по ГОСТ 8713-79 [24].

30
Изм. Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
3
ДП 44.03.04.080 ПЗ
При сварке данной конструкции используются 1 тип сварного соедине- ния Т1. Сварка выполняется под флюсом без разделки кромок и в 1 проход.
Для сварки коробчатой балки исходя из толщины свариваемого матери- ала и обеспечения хорошего формирования шва, а также согласно ТУ на изго- товление выбираем следующее сварное соединение для сварки шва: Т1 ГОСТ
14771-76.
Рассмотрим подробно это соединение и определим площадь сечения шва.
1.6.1 Сварное соединение Т1, выполняемое сваркой под флюсом
Рисунок 5 - Конструктивный элемент подготовленных кромок сварива- емых изделий Т1 ГОСТ 8713-79[3]
Рисунок 6 - Конструктивные элементы сварного шва Т1
Расчёт площади наплавленного металла

31
Изм. Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
3
ДП 44.03.04.080 ПЗ
F
H
= (
F
1
+
F
2
) мм
2
,
(4) где F
1
–площадь выпуклости, мм
2
;
F
2
– площадь треугольника, мм
2
Площадь выпуклости рассчитывается по формуле:
F
1
= 0,73·e·gмм
2
,
(5) где e – длина усиления, равная 8,46, мм; g – ширина усиления, мм.
Рассчитываем площадь выпуклости по формуле 5:
F
1
= 0,73
·8,46·1,5 = 9,3 мм
2
Площадь треугольника рассчитывается по формуле 6:
????
2
=
????
2 2
∙ ???????????? мм
2
,
(6) где k = 6 – значение глубины скоса кромок, мм.
????
2
=
36 2
= 18 мм
2
Площадь наплавленного металла составила:
F
H
= 18 + 9,3 = 27,3 мм
2
Площадь наплавленного металла при сварке под флюсом небольшая, сварку выполнить в 1 проход. Площадь шва будет 28 мм.
2

32
Изм. Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
3
ДП 44.03.04.080 ПЗ
1.6.2 Расчёт параметров режима прихваток
Прихватки выполнить полуавтоматической сваркой в защитном газе
Corgon 20.
Определение режима сварки начинают с выбора диаметра электродной проволоки. Принимаем диаметр проволоки 1,2 мм.
Коэффициент наплавки рассчитывается по формуле:
????
????
= 1,21 ∙ ????
св
(0,32)
∙ ????
э
(0,38)
∙ ????
(−0,64)
,
(7) где вылет электродной проволоки − ????
э
= 10 ∙ ????.
При выполнении прихваток должно соблюдаться условие: сечение при- хватки не может быть меньше 1/3 и не должно превышать ½ сечения металла, наплавленного 1 проходом. Значит сечение прихватки должно находиться в диапазоне от 10 до 14 мм
2
????
пр
=
1 3
÷
1 2
∙ ????
к мм
2
(8)
????
пр
= 10 ÷ 14 мм
2
Принимаем 18 мм
2
, потому что это минимальное допустимое значение
[2].
Определим силу сварочного тока по формуле (9):
????
св
=
????+????
э
2 4
∙ ????A,
(9) где j – плотность тока; j = 90 – 130 А/мм
2
[2].

33
Изм. Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
3
ДП 44.03.04.080 ПЗ
Подставляем значения в формулу:
????
св
=
3,14+1,2 2
4
∙ 130 = 149 А
Принимаем 150
±5 А.
Определение напряжения дуги U
д
. Напряжение дуги выбирается в зави- симости от марки электродной проволоки на основании паспорта. Для основ- ного покрытия:
????
д
= 14 + 0,05 ∙ ????
св
В
(10)
????
д
= 14 + 0,05 · 126 = 22 В
Определение скорости сварки производим по формуле:
????
св
=
????
н
∙????
св
????∙????
шв м/ч,
(11) где ????
н
-коэффициент наплавки,
????
н
= 8,5 г/А ∙ ч
???? -плотность металла электрода, для стали ???? = 7,8 г/см
3
F
шв
– площадь поперечного сечения шва при однопроходной сварке (или одного валика при многослойном шве), см
3
Определим скорость сварки для первого прохода по формуле (11):
????
св
=
8,5 ∙ 150 18 · 7,8
= 9 м/ч
Таблица 9 – Параметры режимов сварки для выполнения прихваток
????
св
, А
????
св
,В
????
св
, м/ч d
э, мм
Шаг прихва- ток, мм
150±5 22±2 9±1 1,2 20/250

34
Изм. Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
3
ДП 44.03.04.080 ПЗ
1.6.3 Расчет режимов для сварки под флюсом соединения Т1
F
H
= 28 мм
2
Глубину проплавления ℎ
????
с учётом разделки и зазоров по таблице 9
[Акулов, с. 191] принимаем 4,8.
Рассчитаем значение сварочного тока I
св
, А по формуле:
????
????в
=
ℎ
????
????
ℎ
∙ 100А,
(12) где K
h
– коэффициент по таблице [Акулов, с.193]; h
p
– глубина проплавления.
????
????в
=
4,8 1,45
∙ 100 = 331 А
Принимаем значение сварочного тока равное 330 А.
Расчёт диаметра проволоки
????
пр
= (0,29 … 1,1) ∙ 4,8 = 1,4 … 5,2 мм
(13)
Диаметр электродной проволоки принимаем 2 мм.
Расчет значения плотности тока J, A/мм
2
выполняем по формуле:
???? =
4∙????
св
????????
2
,
(14) где ???? = 3,14
???? =
4 ∙ 330 3,14 ∙ 4
= 105 ????/мм
2

35
Изм. Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
3
ДП 44.03.04.080 ПЗ
Значение ???? должно находиться в пределах значений приведённых в таб- лице [Акулов, с.193]
Расчет скорости сварки ????
св
, см/c выполняем по формуле:
????
св
=
????
н
∙????
св
3600∙????∙????
????
,
(15) где ????
н
− коэффициент наплавки, г/А∙ч;
???? −плотность основного металла, ???? = 7,8 г/см
3
Расчет коэффициента наплавки выполняется по формулам:
При обратной полярности:
????
н
= 6,8 + 0,0702 ∙ ????
св
∙ ????
(−1,505)
(16)
????
н
= 6,8 + 0,0702 ∙ 330 ∙ 2
(−1,505)
= 15 г/А∙ч
????
св
=
15 ∙ 330 3600 ∙ 7,8 ∙ 0,28
= 0,6 см/с
Расчет напряжения дуги ????
д
, В выполняем по формуле:
????
д
= 20 + 0,05 ∙
????
св
√????
э
(17)
????
д
= 20 + 0,05 ∙
330
√2
= 32 ± 1 В
Расчет погонной энергии сварки ????
п
Дж/см выполняем по формуле:
????
п
=
????
св
∙????
д
∙????
????
св
Дж/см,
18) где ???? – коэффициент КПД дуги, для сварки под флюсом ???? = 0,8 ÷
0,85

36
Изм. Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
3
ДП 44.03.04.080 ПЗ
????
п
=
330 ∙ 32 ∙ 0,8 0,6
= 14080 Дж/см
Расчет коэффициента провара ????
пр
, выполняем по формуле [Акулов, с.188]:
????
пр
= ????
′
∙ (19 − 0,01 ∙ ????
св
) ∙
????
э
∙????
д
????
св
(19)
Коэффициент K’ определяется в зависимости от значения плотности то- ка:
Если ???? ≤ 120
????
мм
2
, К
′
= 0,367 ∙ ????
0,1925
Если ???? > 120
????
мм
2
, К
′
= 0,92
Так как `???? = 47, то К
′
= 0,367 ∙ ????
0,1925
= 0,77
????
пр
= 0,77 ∙ (19 − 0,01 ∙ 330) ∙
2 · 32 330
= 2,3
Проверим глубину проплавления h, мм по формуле:
ℎ = 0,076 ∙ √
????
п
????
пр
(20)
ℎ = 0,076 ∙ √
14080 2,3
= 5,9 мм
Фактическая глубина проплавления превышает заданное значение, но, т.к. соединение тавровое и прожог невозможен при данном режиме сварки примем в качестве рабочих параметров режима сварки со скоростью 21,6 м/ч и глубину проплавления 5,9 мм.
Рассчитаем скорость подачи проволоки ????
пп
, м/ч по формуле:

37
Изм. Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
3
ДП 44.03.04.080 ПЗ
????
пп
=
4∙????
св
∙????
????
????????
э
2
,
(21) где ????
св
−скорость сварки в м/ч
????
пп
=
4∙21,6∙0,28 3,14∙4
= 190 м/ч
Рассчитаем вылет электродной проволоки ????
э
, мм по формуле:
????
э
= 10????
э
± 2????
э
мм
(22)
????
э
= 20 ± 4 мм
Результаты расчетов сведем в таблицу 10.
Таблица 10 – Результаты расчетов режимов сварки под флюсом соединения
Т1 для корневого шва
????
св
, А ????
э
,мм
J,A/мм
2
????
св
, м/ч????
д
,В ????
п
,Дж/см
????
пр h,мм
????
пп
, м/ч
????
э
,мм
330±5 2 105 21±2 32
±214080 2,3 5,9 190 20±4
1.6.4 Сварное соединение С2, выполняемое дуговой сваркой в среде
защитных газов
Рисунок 7 – Конструктивный элемент подготовленных кромок свариваемых изделий С2 ГОСТ 14771-76 [25]

38
Изм. Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
3
ДП 44.03.04.080 ПЗ
Рисунок 8 – Конструктивные элементы сварного шва С2
1.6.5 Расчёт режимов сварки в среде защитных газов
Расчет площади наплавленного металла:
F
H
= (F
1
+F
2
) мм
2
,
(23) где F
1
–площадь выпуклости, мм
2
;
F
2
– площадь треугольника, мм
2
;
Площадь выпуклости рассчитывается по формуле:
F
1
= 0,73·e·g мм
2
,
(24) где e – длина усиления, равная 8,46, мм; g – ширина усиления, мм.
Рассчитываем площадь выпуклости по формуле 24:
F
1
= 0,73·8,46·1,5 = 9,3 мм
2
Площадь треугольника рассчитывается по формуле 25:
????
2
=
????
2 2
∙ tg ???? мм
2
,
(25)

39
Изм. Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
3
ДП 44.03.04.080 ПЗ где k = 6 – значение глубины скоса кромок, мм.
????
2
=
36 2
= 18 мм
2
Площадь наплавленного металла составила формула (26):
F
H
= 18 + 9,3 = 27,3 мм
2
(26)
Площадь наплавленного металла при сварке в среде защитных газов не- большая, сварку будем выполнять в 1 проход. Площадь шва составит 28 мм
2
Рассчитаем силу сварочного тока, обеспечивающую заданную глубину проплавления:
????
св
=
ℎ
????
????
ℎ
· 100 A,
(27) где ℎ
????
– необходимая глубина проплавления, мм;
????
ℎ
– коэффициент пропорциональности, величина которого зависит от условий проведения сварки. Т.к. диаметр электродной проволоки (????
Э
) равен
1,2 мм и сварка производится в защитном газе, то коэффициент будет равен
2,1. Глубина проплавления ℎ
????
= 6 мм
Величина сварочного тока равна:
????
св
=
6 3
· 100 = 286 А
Плотность тока:
???? =
4∗????
св
????∗????
Э
2
, А/мм
2
(28

40
Изм. Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
3
ДП 44.03.04.080 ПЗ
Находим плотность тока по формуле 28:
???? =
4·286 3,14·1,2 2
= 253
А
мм
2
, где ????
св
– величина сварочного тока, А;
???? – математическая постоянная, равная 3,14;
????
Э
– диаметр электродной проволоки, мм.
Коэффициент наплавки металла
Определяем коэффициент наплавки по формуле:
????
????
= ????
????
·
100−????
П
100
, г/А ∙ ч,
(29) где ????
????
– коэффициент расплавления
????
П
– потери эл. металла, равная 3,2 %
????
????
= 1,21 · ????
св
0,32
· ????
Э
0,39
· ????
Э
(−0,64)
,
(30) где ????
св
– величина сварочного тока, А;
????
Э
= 10 · ????
Э
=10 1,2=12 мм, где ????
Э
– диаметр электродной проволоки, мм.
????
????
= 1,21 · 286 0,32
· 12 0,39
· 1,2
−0,64
= 17
Рассчитываю коэффициент наплавки по формуле 29:
????
????
= 17 ·
100 − 2 100
= 15 г/А ∙ ч

41
Изм. Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
3
ДП 44.03.04.080 ПЗ
Скорость сварки
Рассчитываем скорость сварки по формуле:
????
св
=
????
н
·????
св
????·????
Н
м/ч
(31)
????
св
=
15·286 7,8·28
= 27 м/ч где ????
н
– коэффициент расплавления, г/А∙ч;
????
св
– величина сварочного тока, А;
???? – плотность металла, равная 7,8 г/см
3
;
????
Н
– площадь наплавленного металла, см
2
Напряжение на дуге
Напряжение на дуге????
д рассчитывается по формуле:
????
д
= 14 + 0,05 · ????
св
В,
(32) где ????
св
– величина сварочного тока, А.
????
д
= 14 + 0,05 · 286 = 28 В
Погонная энергия
Погонная энергия сварки ????
п рассчитывается по формуле:
????
п
=
????
св
·????
д
·
η
????
св
Дж/м ,
(33) где ????
св
– величина сварочного тока, А;

42
Изм. Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
3
ДП 44.03.04.080 ПЗ
????
д
– величина напряжения на дуге, В;
η– эффективный тепловой КПД дуги, равный 0,7;
????
св
– скорость сварки, см/с.
????
п
=
286 · 28 ·
0,75 19,6
= 306 Дж/м
Коэффициент формы провара
Коэффициент формы провара ????
пр находится по формуле:
????
пр
= ????
′
· (19 − 0,01 · ????
св
) ·
????
Э
·????
д
????
св
(34) где ????
′
- коэффициент
????
св
– величина сварочного тока, А;
????
Э
– диаметр электродной проволоки, мм;
????
д
– напряжение на дуге, В.
Коэффициент ????
′
рассчитывается по формуле:
????
′
= 0,367 · ????
0,1925
= 0,367 · 2,9 = 1 ,
(35) где ???? – плотность тока, А/мм
2
Коэффициент формы провара будет равен по формуле 34:
????
пр
= 2
Фактическая глубина проплавления