Вариант 42

Ручная дуговая сварка (наплавка) покрытыми электродами
Материал: Сталь 40

Вид соединения: Угловое, со скосом двух кромок (шов односторонний)

Толщина свариваемой детали: s = 12 мм

Длина сварных швов на изделии: L = 90 мм.

Решение:

1. 
   Расчет размеров сварного шва и числа проходов
   

1. 
   Тип сварного соединения по ГОСТ 5264-80 – У9 (одностороний с скососом двух кромок)
   

Рис.1
Размеры сварного шва по ГОСТ:

s = 12 мм, e = 19 мм, g = 0,5 мм
1.2. Расчет числа проходов.

Определяем площадь сечения наплавленного металла Fн, мм², расчетным путем по формулам:

Fн = k_У ∙ k²_ш/2 , мм²

где – k_У – коэффициент увеличиния

k_ш – катет шва

k_ш = S + 1 = 13 мм

k_У =1,15 (при катете 13-20 мм)
Тогда

Fн = 1,15 ∙ 13²/2 = 97,18 мм²
Определяем число проходов:

Z = Fн / 35 = 2,77

Принимаем число проходов Z = 3.

2. Определение свариваемости стали
Применяемая сталь – Сталь 40 (заменители: 35, 45, 40Г)

Класс: Сталь конструкционная углеродистая качественная

Свариваемость материала: ограниченно свариваемая. Способы сварки: РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, ЭШС. Рекомендуется подогрев и последующая термообработка. КТС без ограничений

Использование в промышленности: трубы, поковки, крепежные детали, валы, диски, роторы, фланцы, зубчатые колеса, втулки для длительной и весьма длительной службы при температурах до 425 град.
Таблица 1 - Химический состав стали 40, %

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Cu	Fe
0,37-0,45	0,17-0,37	0,5-0,8	до 0,25	до 0,035	до 0,035	до 0,25	до 0,3	97

Для оценки склонности металла к появлению холодных трещин чаще всего используется углеродный эквивалент.Углеродный эквивалент для микролегированных сталей по Дюрену:

---

где С, Mn, Si, Cr, Ni, Сu, Mo, V - массовые доли углерода, марганца, кремния, хрома, никеля, меди, молибдена, ванадия %. Для стали 40 углеродный эквивалент:C_Э = 0,40 + 0,27/25 + 0,95/16 + 0,25/20 + 0,25/20 + 0/40 + 0/15 = 0,495По свариваемости стали подразделяют на четыре группы: Таблица 2 – Классификация сталей по свариваемости

Группа сталей	Свариваемость	Эквивалент Сэ, %	Технологические меры
			Подогрев		Термообработка
			перед сваркой	во время сварки	перед сваркой	после сварки
1	хорошая	< 0,38	-	-	-	желательна
2	удовлетворительная	0,39-0,45	необходим	-	желательна	необходима
3	ограниченная	0,46-0,59	необходим	желателен	необходима	необходима
4	плохая	> 0,6	необходим	необходим	необходима	необходима

Сталь 40 относится к группе 3, сварка которых проходит с подогревом до сварки и с термообработкой до и после сварки. 3. Выбор электродов, расчет коэффициента наплавки

1. 
   Выбираем диаметр электрода в зависимости от толщины свариваемого металла по справочной таблице. В нашем случае толщина свариваемого металла S = 12 мм, поэтому принимаем диаметр металлического стержня электрода d_э = 5 мм.
   
2. 
   
   

---

Выбираем для этой марки стали (низколегированная сталь) тип электрода Э42.

1. 
   Определяем марку электродного покрытия в зависимости от типа выбранного электрода. В нашем случае принимает марку электродного покрытия ОМА-2. Род тока – постоянный и переменный.
   

3. 
   В нашем случае для электрода типа Э42 и марки электродного покрытия ОМА-2 получаем следующие характеристики электрода: коэффициент наплавки составляет α – 8,0 г/Ач.
   

4. 
   Разработка технологического процесса сварки
   

4.1.Подготовительные операции:Правка, разметка, резка металла, разделка скоса кромок под сварку. Свариваемые кромки должны быть сухими, не иметь заусенцев, трещин и других дефектов, видимых вооруженным глазом. Детали, поступающие на сварку, должны быть очищены от грязи, масла, окалины, коррозии.Требования к сварным швам:Сварные швы не должны иметь дефектов в виде трещин, пор, непроваров, несплавлений по кромкам, наплывов, прожогов, шлаковых включений, подрезов и др.В целях избегания образования в швах пор и других включений торцевые поверхности кромок и прилегающие к ним зоны металла шириной 25—30 мм подлежат очистке от ржавчины, краски, масляных и других загрязнений. Очистку выполняют абразивными материалами или инструментом, а также газопламенной обработкой.По окончании сварочных работ сварные швы и прилегающие к ним поверхности основного металла должны быть очищены от оксидной пленки и сварочных брызг.

2. 
   Расчет параметров сварки
   

При ручной дуговой сварке основные параметры режима сварки: диаметр электрода d_э (мм), сварочный ток I_св (А), напряжение на дуге U_д (В).Значение сварочного тока I_св (А) определяют по формуле: I_св= d_э (20 + 6 d_э), где d_э - диаметр электрода, мм; I_св= 5 ∙(20 + 6 ∙ 5) = 250 А, Длина сварной дуги: l_д=0,5·(d_э +2)= 0,5·(5+2)= 3,5 (мм).Напряжение дуги U_д (В). U_д = α+ β∙l_Д = 12 + 2,5 ∙3,5 = 20,75 В ,

4. 
   Масса наплавленного металла и время сварки
   

Массу наплавленного металла B_M (г) рассчитывают по формуле: B_M= F_Н· L· ρ, где L - длина сварных швов на изделии

---

, см.

L = 90 мм = 9 см.
B_M = 0,9718· 9· 7,85 = 68,6 г,
Расход электродов:

B_Э= B_M · (1+ К_п) = 68,6 ∙ (1+0,3) = 89,2 г,
Основное время, время горения дуги:

T₀= (B_M / α ∙ I_св)∙A·m, час,

где α – коэффициент наплавки (г. /А· час).
T₀= (68,6 / 8∙250)∙1·1 = 0,0343 час.

Полное время T_П сварки изделия устанавливается по формуле:

T_П = T_О + T_В + T_Доп+ T_ПЗ,

где Тв – вспомогательное время (на установку и повороты детали в процессе сварки). Принимается равным 0,1 Т_О;

Т_Доп. – дополнительное время (на уход за сварочным оборудованием, отдых, производственную гимнастику), принимается равным (0,08…0,12) ∙ (Т_О + Т_В);

Т_ПЗ – подготовительно-заключительное время (на получение нарядов, инструмента, подготовку оснастки), принимают равным (0,15…0,20) Т_О.
T_П = 0,0343 + 0,1∙0,0343 + 0,1∙(0,0343+0,1∙0,0343) + 0,15∙0,0343 = 0,04665 час,
6. Расход электроэнергии и электродов:
Расход электроэнергии:

W= I_св· U_д· T₀· / η∙1000 + Pxx (T_П - T_О)
W = 250· 20,75· 0,0343 / 0,85∙1000 + 0,3 (0,04665 – 0,0343) =

= 0,213 кВт∙ч


7. Контроль качества сварных соединений
В производстве сварных изделий различают дефекты: наружные, внутренние и сквозные, исправимые и неисправимые, внутрицеховые и внешние.

• 
  наружные дефекты: трещины, микротрещины, осадочные раковины, утяжины, вогнутости корня, несквозные свищи, пары, брызги металла и.т. д.
  
• 
  внутренние дефекты: непровар, внутренняя пора и.т. д.
  
• 
  сквозные дефекты: свищи, прожоги, трещины, сплошные непровары.
  
• 
  исправимые дефекты – дефекты, устранение которых технически возможны и экономически целесообразно и т.д.
  

Основные виды контроля классифицируются по форме воздействия на производство, активный и пассивный. По охвату продукции на сплошной и выборочный. По месту проведения на стационарный и подвижной.Различают следующие виды контроля за качеством сварки:Внешний осмотр – служит для определения наружных дефектов в сварных швах и производится невооруженным глазом или с помощью лупы, увеличивающий в 5–10 раз.Испытание керосином – применяется для определения плотности сварных швов. Доступную для осмотра сторону шва покрывают водной суспензией мела или каолина и подсушивают. Другую сторону смазывают керосином. Появление жирного пятна на меле выявляет место дефекта.Испытание обдувом воздуха –

---

состоит в том, что одна сторона обдувается сжатым воздухом, а другая покрывается водным раствором с мылом. Появление пузырей показывает место дефекта шва.

Испытание вакуумом – определенный участок шва покрывают мыльным раствором и устанавливают вакуумную камеру, появление пузырей или пены показывает место дефекта шва.

Испытание водой – под давлением одну сторону шва обливают водой, если с другой стороны появляются течи, капли, это значит, что шов с дефектом.

Также проводятся испытания воздушным давлением, гидравлическим давлением, просвечиванием сварных соединений, ультразвуком, магнитографическим методом, технологические, химические и механические испытания.

Задача контроля сварки заключается в выявлении причин возникновения дефектов и разработке мероприятий, направленных на устранение этих причин. Надежность эксплуатации сварных соединений зависит от их соответствия нормативно-технической документации, которая регламентирует конструктивные размеры и форму готовых сварных швов, прочность, пластичность, коррозионную стойкость и свойства сварных соединений.

Перед осмотром сварные швы и прилегающий к ним металл очищают от шлака, брызг, грязи и освобождают от всех предметов, мешающих проведению контроля. С помощью внешнего осмотра и измерений выявляют дефекты, находящиеся или выходящие на поверхность металла. Все обнаруженные недопустимые дефекты сварных соединений, а также нарушения, связанные с отступлением от проектно-конструкторской Документации, устраняют непосредственно после проведения контроля.

Выбираем для изделия акустический метод контроля ультразвуковой дефектоскопией по ГОСТ 12503-75 и ГОСТ 14782-86. Хорошо обнаруживаются дефекты с малым раскрытием, типа трещин, газовых пор и шлаковых включений, в том числе и те, которые невозможно определить радиационной дефектоскопией.


Рис. 2. Схема проведения ультразвукового контроля

а — перемещение призматического щупа по поверхности изделия; б — контроль прямым лучом; в — контроль отраженным лучом
Ультразвуковая технология испытания основана на способности высокочастотных колебаний (около 20 000 Гц) проникать в металл и отражаться от поверхности царапин, пустот и других неровностей. Искусственно созданная, направленная диагностическая волна проникает в проверяемое соединение и в случае обнаружения дефекта отклоняется от своего нормального распространения.

---

Смотрите также файлы

• Минобрнауки россии (фгбоу во "Самгту").docx

• Отчет По способу установления и поддержания контакта выделяются следующие типы коммуникации межличностная.docx

• Информационное обеспечение коммерческой деятельности как важнейший её ресурс.docx

• Объем прям параллелепипеда.docx

• Вопросы Дайте правовую оценку действий Иванова.docx