Файл: Отчет по лабораторной работе по дисциплине Материаловедение. Технология конструкционных материалов.doc
Добавлен: 06.12.2023
Просмотров: 68
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Министерство образования и науки
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Тюменский индустриальный университет»
Отчет по лабораторной работе по дисциплине «Материаловедение. Технология конструкционных материалов»
На тему «Определение режимов ручной дуговой сварки»
Выполнил: Горячев Владимир Владимирович
ПСТб(до)з-20-1
Тюмень 2021
Расчетная работа: «Определение режимов ручной дуговой сварки»
Цель работы: Приобретение знаний, умений и навыков определения режимов ручной дуговой сварки.
Оборудование и материалы: 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 терма- 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.
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.
Ход работы
Индивидуальное задание по лабораторной работе
| Тип соединения | Толщ. листов S, мм | Длина швов L, м | Марка электрода | Тип электрода |
| С2 | 4 | 4,0 | ЦЛ-30 | Э-09ХМ |
1. Определим диаметр электродного стержня.
Диаметр электродного стержня выбирают по табл. (см. ниже) в зависимости от толщины свариваемых заготовок, учитывая существующие диаметры стальной сварочной проволоки.
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 |
Примем:
.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).
Примем: f = 60А/мм.
IСВ = 60*3=180 А
3. Определить массу наплавленного металла.
По эскизу сварного соединения рассчитывают площадь поперечного сечения наплавленного металла шва FН как сумму площадей элементарных геометрических фигур, составляющих сечение шва.
Рис. Эскиз стыкового сварного соединения С2
FН = FВАЛ
| FВАЛ = 0,67 b c , |
где b – ширина валика шва, мм;
c – усиление валика шва, мм.
То есть FН = 0,67 b c =0,67*8*3=16,08
Затем определяют объем наплавленного металла VН по формуле VН = FН L, где L – длина сварного шва, мм.
VН = FН L = 16,08*4000 = 64320
И лишь после этого рассчитывают массу наплавленного металла, учитывая размерность величин:
MН = VН = 64,32*7,8 = 501,7 г = 0,5 кг
где – плотность наплавленного металла, г/см3 (для стали можно принять = 7,8 г/см3).
4. Расход электродов QЭ приближенно можно подсчитать по формуле:
QЭ = Р MН = 1,7*0,5 = 0,85 кг
где Р – коэффициент потерь металла на угар, разбрызгивание, огарки и т.д. (принимают равным 1,6…1,8).
5. Определить основное время на сварку по формуле:
где Н – коэффициент наплавки, г/Ач, зависящий от способа сварки и марки электрода.
Величину Н для ручной дуговой сварки выбирают по таблице (см. ниже) в зависимости от марки электрода.
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. |
6. Подсчитать количество электроэнергии, идущей на сварку:
QЭЭ = UД IСВ tСВ =26*180*0,3 = 1404 Вт
где UД – напряжение дуги, обычно составляющее 25…28 В.
QЭЭ = 1,4 кВт.
Результаты расчетов
| № вар. | Тип соед. | S, мм | L, мм | Марка электр. | Тип электр. | dЭ, мм | ICB, А | QЭ, кг | tCB, ч | QЭЭ, квтч |
| 2 | С2 | 4 | 4000 | ЦЛ-30 | Э-09ХМ | 3 | 180 | 0,85 | 0,3 | 1,4 |
Вывод: В результате данной лабораторной работы мы рассчитали сварной шов С2 данные расчетов сведены в таблицу. Полученные данные очень близки к практическим, это означает, что расчет сделан, верно.
Контрольные вопросы
-
К какому классу сварки относится ручная дуговая сварка?
Ручная дуговая сварка относится к термическому классу сварки.
-
Что называется электрической дугой? Чем она обусловлена?