Б. Исследование влияния способа сварки и состав газового пламени

1. Собрать встык без зазора и прихватить по краям две пластины (рис.2.3).

2. Вычислить по формуле (2.1) необходимую мощность пламени для левого и правого способов сварки, выбрать соответствующие номера наконечников и подобрать по формулам (2.2) и (2.3) диаметр присадочных проволок.

3. Произвести взвешивание пластин и поволоки.

4. Перпендикулярно стыку произвести наплавку двух валиков: один левым способом, а другой – правым. Засечь время сварки.

5. После каждого опыта взвесить пластины и остаток проволоки. Определить длину валиков.

6. Сломать и разрезать стык и определить геометрические размеры поперечного сечения швов:

- скорость сварки;

- производительность сварки (2.4);

- потери металла на угар и разбрызгивание (2.5);

- расход газов на 1 кг наплавленного металла;

- размеры сечения наплавленных валиков;

- КПД наплавки (2.6);

- КПД проплавления (2.7).

7. Результаты замеров и расчетов занести в табл.2.2.

8. Зачислить до металлического блеска кромки двух пластин, собрать их встык с зазором 2 мм прихватки и разметить мелом три равные участка, как показано на рис.2.4.

 

 

Рис.2.4

 

9. Произвести сварку первого участка пламенем нормальной регулировки, второго – окислительным, третьего - науглероживающим.

10. Осмотреть швы по внешнему виду.

11. Разрушить соединения на прессе и рассмотреть излом всех трех участков, подсчитав количество пор и шлаковых включений на каждом участке. Обратить внимание на величину зерен в изломе.

12. Результаты наблюдений занести в табл.2.3.

Таблица 2.1

 

Способ сварки

Мощность пламени, л/ч

№ наконечника

Диаметр присадки, мм

Масса пластины, г

Масса проволоки, г

Масса наплавленного металла , г

Масса расплавленного металла , г

Время сварки , с

Длина валика , см

Скорость сварки, см/с

Производитель. сварки, кг/ч

до сварки

после сварки

до сварки

после сварки

 

Продолжение таблицы 2.1

 

Потери на угар и разбрызгивание, %

Расход ацетилена, л/ч

Расход кислорода, л/ч

Удельный расход, л/кг

Размеры шва

, %

, %

Внешний вид шва

ацетилена

кислорода

ширина, см

высота усиления, см

глубина проплавления, см

, см²

, см²

Таблица 2.2

 

Способ сварки	Мощность пламени, л/ч	№ наконечника	Диаметр присадки, мм	Масса пластины, г	Масса проволоки, г	Время сварки , с	Длина валика , см	Скорость сварки, см/с	Производитель. сварки, кг/ч
до сварки	после сварки	до сварки	после сварки

Продолжение таблицы 2.2

 

Размеры шва	, %	, %	Внешний вид шва
ширина, см	высота усиления, см	глубина проплавления, см	, см²	, см²

 

Таблица 2.3

 

№ участка	Характер пламени	Оценка внешнего вида шва	Обнаруженные дефекты шва
	Нормальное
	Окислительное
	Науглероживающее

 

Работа № 3

 

Изучение конструкции и работы машин

для газокислородной резки

 

Цель работы:

Изучить конструкцию и принцип действия переносных и стационарных газорезательных машин.

 

Содержание работы

 

Машинная кислородная резка заменяет такие трудоемкие операции механической обработки, как строгальные, фрезерные, долбежные и др. Промышленностью серийно выпускаются стационарные и переносные машины общепромышленного назначения, а также специальные машины для кислородной резки. По конструктивному исполнению выпускаемые серийно машины могут быть следующих типов: портальные, портально-консольные, машины шарнирного типа и машины-тележки. Классификация машин для кислородной резки основывается на технологических признаках и определена ГОСТ 5614-67.

Данная работа предусматривает изучение представителей двух типов машин: шарнирной машины АСШ-70 и машины-тележки «Радуга» МГП-2.

Технико-экономические показатели процесса кислородной резки определяются главным образом скоростью резки и расходом технологических материалов (газов и флюсов), которые зависят в основном от толщины и состава разрезаемого металла.

Скорость резки выбирается по эмпирической зависимости:

, мм/мин (3.1)

 

где - коэффициент учитывающий требования к качеству поверхности реза (при чистовой резке по сложному контуру ; по прямолинейному контуру без последующей механической обработки - ; по прямолинейному контуру, не требующей высокой точности - ; резка с припуском на механическую обработку - ; заготовительная резка - );

- коэффициент, учитывающий чистоту применяемого кислорода:

, (3.2)

- чистота кислорода, %;

- коэффициент, учитывающий химический состав металла (для проката ; для литья );

- коэффициент, учитывающий температуру металла перед резкой:

, (3.3)

- температура нагрева металла перед резкой, град;

- толщина разрезаемого металла, мм.

Расходы газов пропорциональны толщине разрезаемой стали и их средние оптимальные значения в м³/ч могут быть определены по следующим эмпирическим зависимостям:

 

; (3.4)

; (3.5)

; (3.6)

 

где - учитывает расстояние между резаком и металлом

, (3.7)

- расстояние между резаком и металлом, мм;

- учитывает положение резака (при вертикальном положении резака , при горизонтальном - );

- учитывает состояние поверхности металла (для проката ; для отливок и горячего металла );

- коэффициент замены ацетилена (ацетилен ; водород ; сниженные газы ; природный газ и метан );

- коэффициент регулировки пламени (ацетилен - ; водород ; пропан ; природный газ ; метан ).

 

Оборудование и материалы:

 

1. Газорезательные машины.

2. Ротаметры РС-3 или РС-5.

3. Секундомеры (2 шт.).

4. Линейки с миллиметровыми делениями (2 шт.).

5. Пластины толщиной 10÷30 мм.

Порядок выполнения работы

 

Работа выполняется двумя звеньями по 6-7 человек на двух рабочих местах. По завершении работы звенья меняются рабочими местами.

1. Изучить конструкцию и принцип действия машин по инструкциям и на натурном оборудовании.

2. Произвести расчет параметров режима резки по заданию преподавателя.

3. Произвести настройку машин на рассчитанный режим и выполнить резку.

4. Оценить качество выполненных резов по внешнему виду образцов.

5. Оформить отчет, отразив в нем описание конструкции машин и их технически характеристики, методику и результаты расчета режимов резки, результаты осмотра образцов.

 

Работа № 4

 

технико-эконимические показатели

разделительной кислородной резки

 

Цель работы:

Определение технико-экономических показателей разделительной газокислородной резки.

 

Содержание работы

 

Основными технико-экономическими показателями разделительной кислородной резки являются количество металла, удаляемого из реза в единицу времени (в ряде случаев оценивается просто линейная скорость резки металл определенной толщины), т.е. производительность резки, а также удельный расход газов на образование реза (на единицу массы удаленного металла или на единицу погонной длины реза). Указанные характеристики существенными образом зависят от толщины разрезаемого металла и выбранных режимов резки.

Производительность резки возрастает с увеличением кинетической энергии режущего кислорода и повышением его чистоты. При прочих равных условиях снижение толщины разрезаемого металла позволит увеличить скорость резки.

Расход режущего кислорода складывается из расхода кислорода на окисление металла и выдувание образовавшихся окислов. Для резки средних толщин расход кислорода на окисление , выраженный в весовых единицах железа, составляет

. (4.1)

Поскольку в это случае расход кислорода на выдувание окислов приблизительно равен , то суммарный расход режущего кислорода составит примерно .

Расход ацетилена подогревающего пламени по отношению к общему расходу кислорода составляет около 10÷15 %. Так как при резке применяют подогревающее пламя с избытком кислорода (), то при резке средних толщин расход кислорода подогревающего пламени составит около , а расход ацетилена – около .

Таким образом, общий расход кислорода при резке средних толщин составляет в среднем или на сжигание 1 см³ металла расходуется примерно 4 л кислорода и о,5 л ацетилена.

 

Оборудование и материалы:

 

1. Газорезательная машина.

2. Весы грузоподъемностью 10 кг.

3. Ротаметры РС-3 или РС-5.

4. Секундомер.

5. Линейки металлическая мм.

6. Сталь листовая мм и мм (длина пластины 500 мм).

7. Набор мундштуков и инструмент.

Порядок выполнения работы

 

1. Произвести очистку и взвешивание металла.

2. Подготовить машину к работе, установив выбранный режим резки (табл.4.1).

 

Таблица 4.1

 

Режимы кислородной резки

Толщина стали, мм	Давление кислорода по манометру на редукторе при перекрытом вентиле, МПа	Скорость резки, мм/мин
8…10	0,4…0,45	420…400
20…25	0,45…0,5	340…320

 

3. Произвести резку металла толщиной 20 мм, установив сначала мундштук № 1, а затем - № 2. В процессе резки контролировать по ротаметрам расход ацетилена и общий расход кислорода, давление газов и время резки.

После выполнения каждого реза замерить его размеры (длину и ширину), а также взвесит пластину. Результаты наблюдений занести в табл.4.2.

4. Повторить опыты на пластинах толщиной 10 мм с использованием мундштуков № 1 и 2. Полученные данные свести в табл.4.2.

5. Для каждого из выполненных опытов установить влияние толщины металла и номера мундштука на:

а) скорость резки

, (4.2)

где - длина реза, мм;

- время выполнения реза, мин;

и производительность резки

, (4.3)

где - масса металла, удаленного из реза, кг;

- время резки, ч.

б) удельный расход режущего кислорода

, (4.4)

где - количество режущего кислорода (л), расходуемого на удаление металла массой (кг).

в) расход режущего кислорода на погонный метр реза

, (4.5)

где - расход режущего кислорода (л) на выполнение реза длиной (м).

г) полный удельный расход кислорода на резку

, (4.6)

где - полный расход кислорода на резку, л.

д) удельный расход ацетилена

, (4.7)

где - расход ацетилена на резку, л.

Таблица 4.2

 

№ опыта

Толщина металла , мм

Номер мундштука

Давление газов, МПа

Масса пластины, г

Масса металла, удаленного из реза , г

Размеры реза, мм

Расход газов по ротаметрам, л/мин

Время резки , с

Производ. резки , кг/ч

Скорость резки , мм/мин

Кислорода

Ацетилена

до опыта

после опыта

длина

ширина

общий расход кислорода

ацетилена

1

 

Продолжение таблицы 4.2

 

Расход газов на 1 кг удаленного металла, л/кг	Расход газов на 1 пог.м реза, л/м	Примечание
Кислорода	Ацетилена	Кислород	Ацетилен
Режущий	Подогрев.	Полный	на окисление	на выдувание	Всего	Полный
на окисление	на выдувание	Всего

Работа № 5

 

Исследование величины отставания при

газовой резке листовой низкоуглеродистой стали

 

Цель работы:

1. Выявить причины, вызывающие отставание процесса резки в нижних слоях разрезаемой стали.

2. Установить зависимость величины отставания от толщины разрезаемого металла, скорости резки и давления режущего кислорода.

 

Содержание работы

 

При разделительной кислородной резке стали окисление металла по толщине происходит неравномерно – верхние слои окисляются более интенсивно, чем нижние. Причины этого – стадийный характер окисления металла в полости реза, загрязнение режущего кислорода газами и парами, выделяемыми в месте реза при окислении металла, менее интенсивный подогрев нижних слоев металла подогревающим пламенем, падение кинетической энергии струи и увеличение ее диаметра по мере удаления от режущего сопла, вследствие чего окисление нижних слоев металла происходит более широкой полосой и более медленно, чем верхних.

Явление запаздывания процесса резки в нижних слоях металла по сравнению с верхней кромкой принято называть отставанием.

Величина отставания определяется по отклонению по вертикали бороздок (гребешков и впадин) на поверхности кромок реза (рис.5.1).

Отставание в значительной степени зависит от скорости резки, увеличиваясь с ее возрастанием. При относительно малой толщине стали и заниженной скорости резки отставания не происходит. Образующиеся на кромке реза бороздки имеют вертикальное направление и поверхность разрезанной кромки получается гладкой.

При большей же толщине металла, даже при заниженных скоростях резки, отставание неизбежно и бороздки на кромке реза в большей или меньшей степени отклоняются от вертикали.

Во многих случаях разделительной резки стали (резки в лом, раскрой листов, вырезка деталей с припуском под последующую механическую обработку и т.д.) чистота кромок реза не имеет значения. В этих случаях, пренебрегая большой величиной отставания, достигающей иногда 10÷12 мм (для стали толщиной до 30 мм), могут быть применены скорости резки, превышающие нормальную скорость на 30-40 %.

 

 

Рис.5.1.

 

Однако при вырезке фигур сложного криволинейного контура (шестерни и т.п.) отставание может привести к несоответствию контура вырезаемой детали у верхней и нижней поверхности листа.

Особенно больших значений (50 м и более) отставание достигает при резке стали большей толщины.

Существенное влияние на величину отставания оказывает также чистота применяемого кислорода и форма канала режущего сопла. Чем чище применяемый при резке кислород, тем интенсивнее окисление металла по толщине и меньше отставание.

Форма режущего сопла во многом определяет полноту превращения потенциальной энергии сжатого газа в кинетическую. Чем выше кинетическая энергия газа режущей струи, тем меньше величина отставания. Лучшие результаты дает применение расширяющихся сопел.

 

Оборудование и материалы:

 

1. Газорезательная машина.

2. Кислородный редуктор с выверенными манометрами.

3. Секундомер.

4. Линейка с миллиметровыми делениями.

5. Пластины из низкоуглеродистой стали: 300х350х20 мм – 1 шт. и 400х200х(10÷12) мм – 1 шт.

Порядок выполнения работы

 

1. На разрезаемой стальной пластине толщиной 20 мм, разметить мелом три участка длиной по 100 мм каждый (рис.5.2).

2. Резку пластины по длине первого участка производить на заниженной скорости ( мм/мин – 5-ое деление регулятора), по длине второго участка – на оптимальной для данной толщины ( мм/мин – 3-е деление регулятора), по длине третьего участка – на завышенной скорости ( мм/мин – 2-ое деление регулятора).

Резку всех трех участков производить за один проход без остановки. Переход с низшей скорости на более высокую осуществлять на ходу путем быстрого перемещения движка регулятора в новое положение.

 

 

Рис.5.2.

 

3. Опыт повторить три раза.

4. После остывания отрезанных полос замерить величины отставания на различных участках кромки реза по всей длине отрезанной полосы. Отставание замерять с помощью линейки. Для этого необходимо к поверхности разрезанной кромки приложить лист бумаги и путем закрашивания ее грифелем простого черного карандаша получить отпечаток бороздок. По полученным данным (среднее арифметическое трех опытов) построить зависимость величины отставания от скорости резки. Замеры величины отставания занести в табл.5.1. В эту же таблицу занести результаты внешнего осмотра поверхности реза.

5. Зависимость отставания от давления режущего кислорода установить аналогичным путем при выполнении резов № 4÷6.

Однако в этом случае скорость на всех участках остается неизменной (250 мм/мин), а от участка к участку меняется давление режущего кислорода: 1-й участок – 0,3 МПа, 2-й участок – 0,45 МПа, 3-й участок – 0,6 МПа.

Результаты осмотра поверхности реза и замеров величины отставания занести в табл.5.1.

6. По полученным данным (среднее арифметическое трех опытов) построить зависимость величины отставания от скорости резки и давления режущего кислорода.

 

Таблица 5.1

 

№ реза	Давление кислорода, МПа	№ участка	Скорость резки, мм/мин	Количество реза
Отставание, мм	Наличие оплавления кромок	Состояние поверхности реза
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

 

7. Подобрать оптимальный режим резки по скорости для стали толщиной 10÷12 мм, установив зависимость величины отставания и качества реза от указанного параметра.

Для этого произвести разметку пластины толщиной 10÷12 м на участки согласно рис.5.3, а затем произвести резку с последовательным увеличением скорости резки от участка к участку на 100 мм/мин (скорость резки первого участка 250 мм). Резку производить при давлении кислорода 3,5 МПа, повторить опыт трижды. Результаты опытов занести в таблицу, подобную табл.5.1. На основании полученных данных построить зависимость величины отставания от скорости резки для стали заданной толщины и выбрать необходимую скорость резки.

 

 

Рис.5.3.

 

 

Литература

 

1. Евсеев Г.Б., Глизманенко Д.Л. Оборудование и технология газопламенной обработки металлов и неметаллических материалов. - М.: Машиностроение, 1974. 314 с.

2. Сварка. Резка. Контроль. Справочник в 2-х т. /Под ред. чл.-кор. РАН Алешина Н.П. и д.т.н., проф. Г.Г.Чернышова. М.: Машиностроение, 2004. – 624 с.

3. Полевой Г.В., Сухинин Г.К. Газопламенная обработка металлов. Учебник. М.: «Академия», 2005. – 336 с.

4. Кузнецов В.В., Иванов В.М. Нанесение плазмой тугоплавких покрытий. – М.: Машиностроение, 1981.

 

Содержание

 

	стр.
Введение…………………………………………………………
Общие требования…………………………………………….
Работа № 1 ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ И ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОЧИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГАЗВОЙ АППАРАТУРЫ………………………………………………………………
Работа № 2 ВЫБОР РЕЖИМОВ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ГАЗОВОЙ СВАРКИ…………………………………………………………..
Работа № 3 Изучение конструкции и работы машин для газокислородной резки………………
Работа № 4 технико-эконимические показатели разделительной кислородной резки………...
Работа № 5 Исследование величины отставания при газовой резке листовой низкоуглеродистой стали…………………………………………….
Литература………………………………………………………

 

 

⇐ Предыдущая12

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: