 |
5. Порядок выполнения работы. 6. Форма отчета о работе. 7. Контрольные вопросы и задания. Рекомендуемая литература. Лабораторная работа № 9 Стыковая сварка оплавлением легированной стали. Определение влияния параметров режима на качество сварки
|
|
|
|
5. Порядок выполнения работы
5. 1. Изучить основные теоретические сведения к лабораторной работе
5. 2. Ответить на контрольные вопросы.
5. 3. Оформить отчет
6. Форма отчета о работе
6. 1. Тема лабораторной работы
6. 2. Краткое изложение теоретической части работы
6. 3. Выводы
7. Контрольные вопросы и задания
7. 1. Какими параметрами определяется стыковая сварка?
7. 2. Какова зависимость параметров режима сварки от свариваемого материала?
7. 3. Как влияют размеры детали на параметры режима сварки?
Рекомендуемая литература
Гуляев, А. И. Технология и оборудование контактной сварки/А. И. Гуляев - М: Машиностроение, 1985.
Лабораторная работа № 9 Стыковая сварка оплавлением легированной стали. Определение влияния параметров режима на качество сварки
1. Цель работы
Обучить выполнению стыковой сварки оплавлением углеродистой стали. Сформировать умение определять влияние параметров режима сварки на ее качество.
2. Задание
Научиться определять влияние параметров режима стыковой сварки оплавлением углеродистой стали на ее качество
3. Оснащение работы
Методические указания к лабораторной работе
Справочная литература
4. Основные теоретические сведения
Этот способ применяется при сварке из углеродистых и легированных сталей с большим поперечным сечением, тонкостенных деталей с развитым сечением, при сварке разнородных деталей (сталь с медью, медь с алюминием и т. д. ).
При сварке оплавлением и подготовке торцов деталей особых требований не предъявляют, в процессе оплавления все неровности на поверхности стыка оплавляются и выравниваются. На сварку могут поступать детали непосредственно после рубки или газовой резки с окалиной и даже ржавчиной на поверхности торцов. Единственное требование к заготовкам – это хорошая зачистка их поверхностей в местах токоподвода.
|
|
|
Сущность сварки состоит в том, что между торцами деталей при медленном их сближении под током в одной или нескольких точках возникает электрический контакт. В результате незначительного давления в контакте его переходное сопротивление очень высокое. В контакте выделяется большое количество тепла и между торцами деталей образуется перемычка жидкого металла. Эта перемычка под действием раскаленных газов взрывается, и жидкий металл выбрасывается из стыка в виде искр, брызг и паров. При дальнейшем медленном сближении деталей в соприкосновении входят следующие части металла, которые также расплавляются и взрываются. Когда вся поверхность торцов оплавится и покроется тонким слоем жидкого металла, детали резко сдавливают и выключают ток. При сдавливании жидкий металл вытесняется вместе с оксидами из стыка, образуя так называемый грат, и расположенный под ним твердый металл сваривается.
Сварку можно осуществлять непрерывным оплавлением или оплавлением с предварительным подогревом. Процесс сварки непрерывным оплавлением протекает в последовательности:
1) детали зажимают в электроды (губки) машины с небольшим зазором; включают напряжение и сближают детали; происходит процесс оплавления;
2) дают осадку под током;
3) ток выключают и дают окончательную осадку без тока;
4) детали освобождают из зажимов.
Процесс сварки оплавлением с предварительным подогревом протекает аналогично, только пред началом оплавления детали подогревают непосредственно в машине. Подогревать можно методами сопротивления или прерывистого оплавления.
При подогреве методом сопротивления детали сближают при включенном сварочном токе и выдерживают в сомкнутом состоянии 0. 2 – 5 с (в зависимости от сечения). Затем их разводят и снова сводят, общее число смыканий может быть 3 – 30. После нагрева торцов до температуры 800 – 1100 °С возбуждается процесс непрерывного оплавления.
|
|
|
При подогреве методом прерывистого оплавления детали периодически смыкают и размыкают под током. Торцы при этом разогреваются с обильным выбрасыванием искр из стыка. После последнего размыкания начинается процесс оплавления. В дальнейшем в обоих случаях процесс сварки протекает такт же, как и при непрерывном оплавлении (рис. 2).
Рассмотрим, как выбираются параметры режима для сварки оплавлением.
Сварочный токустанавливают в зависимости от необходимой плотности тока. Плотность тока при сварке непрерывным оплавлением углеродистых сталей должна быть меньше, чем при сварке сопротивлением (10 – 50 А/мм2). При сварке оплавлением с предварительным подогревом плотность может быть уменьшена до 3 – 10 А/мм2. При сварке цветных металлов и сплавов плотность тока увеличивают до 100 – 150 А/мм2.
Рисунок 1 Стыки, сваренные оплавлением а – стержня; б – трубы
Установочная длина при сварке оплавлением оказывает такое же влияние на качество соединения, как при сварке сопротивлением (таблица 1).
Скорость оплавленияоказывает большое влияние на нагрев деталей. При небольшой скорости оплавления увеличивается глубина прогрева. Обычно в начале процесса скорость оплавления небольшая, особенно при сварке деталей с большим поперечным сечением. Перед осадкой, во избежание окисления торцов деталей, скорость оплавления увеличивают (табл. 1).
Таблица 1. Установочная длина прутков и труб из разнородных металлов при сварке оплавлением
| Металл | Ориентировочная установочная длина в долях диаметра детали | Отношение установочных длин | ||||
| Первая деталь | Вторая деталь | Первая деталь | Вторая деталь | |||
| Низкоуглеродистая сталь Низкоуглеродистая или низколегированная сталь Углеродистая сталь Сталь Сталь | Углеродистая сталь Аустенитная сталь Быстрорежущая сталь Латунь Медь | 1, 0 1, 2 0, 75 1, 5 2, 5 | 0, 5 0, 5 0, 5 1, 5 1, 0 | 1, 5 – 2, 0 2, 0 – 2, 5 1, 3 – 1, 5 1, 0 – 1, 2* 2, 0 – 2, 5* | ||
| *Оплавляется главным образом сталь
| ||||||
Таблица 2. Скорости оплавления и осадки при стыковой сварке различных металлов
| Металл | Скорость оплавления, мм/с | Скорость осадки, мм/с (не менее) | |
| средняя | перед осадкой | ||
| Низкоуглеродистая сталь | 0, 5 - 1, 5 | 2 – 5 | 15 – 20 |
| Низколегированная сталь | 1, 5 – 2 | 4 – 5 | 20 – 30 |
| Аустенитная сталь | 2, 5 – 3, 5 | 5 – 7 | 30 – 50 |
| Легкие сплавы | 3 – 7 | 8 – 15 | 100 – 200 |
Таблица 3. Ориентировочное давление осадки при стыковой сварке оплавлением, Мн/м2 (кг/мм2)
| Металл | Сварка непрерывным оплавлением | Сварка оплавлением с подогревом |
| Низкоуглеродистая сталь | 80 – 100 (8 – 10) | 40 – 60 (4 – 6) |
| Среднеуглеродистая сталь | 100 – 120 (10 – 12) | 40 – 60 (4 – 6) |
| Высокоуглеродистая сталь | 120 – 140 (12 – 14) | 40 – 60 (4 – 6) |
| Низколегированная сталь | 100 – 120 (10 – 12) | 40 – 60 (4 – 6) |
| Аустенитная сталь | 160 – 250 (16 – 25) | 100 – 180 (10 – 18) |
| Медь | 250 – 400 (25 – 40) | – – |
| Алюминий | 120 – 150 (12 – 15) | – – |
| Алюминиевые сплавы | 130 – 200 (13 – 20) | – – |
| Латунь | 140 – 180 (14 – 18) | – –– |
| Бронза | 140 – 180 (14 – 18) | – – |
| Титан | 30 – 60 (3 – 6) | 30 – 40 (3 – 4) |
| Чугун | 80 – 100 (8 – 10) | 40 – 60 (4 – 6) |
Таблица 4 Припуски стержней из низкоуглеродистых и низколегированных конструкционных сталей (на оба стержня)
| Диаметр стержня, мм | Площадь сечения, мм2 | Припуск при сварке с подогревом | Припуск при сварке непрерывным оплавлением, мм | ||||||
| общий | на подогрев и оплавление | на осадку | общий | на оплавле- ние | на осадку | ||||
| – | – | – | 2, 0 | ||||||
| 7, 3 | 2, 3 | 5, 7 | 2, 3 | ||||||
| 9, 3 | 6, 5 | 2, 8 | 9, 5 | 2, 5 | |||||
| 11, 2 | 8, 0 | 3, 2 | 3, 0 | ||||||
| 12, 6 | 9, 0 | 3, 6 | 14, 8 | 3, 2 | |||||
| 11, 2 | 3, 8 | 18, 5 | 3, 5 | ||||||
| 12, 0 | 4, 0 | 21, 5 | 3, 5 | ||||||
| 15, 0 | 5, 0 | 4, 0 | |||||||
| 14, 5 | 5, 5 | 28, 5 | 4, 5 | ||||||
| Примечания: 1. Суммарная установочная длина равна 1, 5 диаметра стержня при сварке низко- углеродистых сталей и 2 – 2, 4 диаметра стержня при сварке низколегированных сталей. 2. При наличии зазоров между неровно срезанными торцами следует соответственно увеличить общий припуск на сварку (за счет припуска на оплавление).
3. Припуск на осадку под током составляет 40 – 50 % общего припуска на осадку. | |||||||||
Таблица 5. Дефекты при стыковой сварке
| Вид дефекта | Возможные причины образования дефекта |
| Шлаковые включения в стыке Непровар Перегрев металла Трещины в зоне сварки Смещение торцов заготовок Подгары поверхности заготовок в местах токоподвода | Неустойчивое оплавление. Малая величина осадки. Преждевременное выключение тока Малая мощность машины. Низкое давление осадки. Плохая подготовка торцов. Недостаточный припуск на оплавление и осадку. Большой сварочный ток. Велик припуск на оплавление и осадку. Завышена установочная длина. Большое давление осадки. Недостаточный предварительный нагрев. Малая установочная длина. Перегрев металла. Недостаточная жесткость зажимов Плохая подготовка торцов. Большая установочная длина. Плохая зачистка поверхности заготовок. Загрязнены электроды. Малое усилие зажатия. Плохое охлаждение электродов. |
Скорость осадкинесколько превышает скорость оплавления и растет с увеличением склонности металла к окислению. При небольшой скорости осадки частицы оксидов и загрязнений не успевают выдавиться из стыка, а следовательно, прочность его снижается (табл. 2).
Рисунок 2 Распределение общего припуска:
а - на оплавление и осадку; б – на оплавление; в – на осадку под током; г - на осадку без тока
Усилие осадкивыбирают по площади поперечного сечения заготовок и необходимому удельному давлению, зависящему от способа сварки металла (табл. 3).
В результате оплавления и осадки размер деталей уменьшается. Для получения готовых сварных изделий необходимой длины заготовки должны быть изготовлены с определенным припуском на оплавление и осадку (рис. 2, табл. 4). Правильно установленный режим обеспечивает хорошее качество сварного стыка. Возможны дефекты, связанные с нарушением режима сварки, а также причины их возникновения приведены в таблице 5.
|
|
|
