 |
3. Порядок выполнения работы. 4. Содержание отчета. 5. Контрольные вопросы. Расчет параметров процесса полуавтоматической сварки в среде защитных газов
|
|
|
|
3. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
3. 1. Изучить инструкцию по технике безопасности.
3. 2. Изучить теоретический раздел настоящей практической работы.
3. 3. Замерить толщину свариваемых заготовок.
3. 4. Рассчитать технологические параметры сварки согласно пунктов 2. 2. и 2. 2.
3. 3. Произвести подготовку свариваемых заготовок к сварке.
3. 6. Произвести сварку стыкового сварного соединения.
3. 7. Оценить качество сварного соединения.
4. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА
4. 1. Наименование работы.
4. 2. Цель работы.
4. 3. Расчет диаметра электрода.
4. 4. Расчет величины сварочного тока.
4. 5. Оценка качества сварного соединения.
4. 6. Выводы по работе.
5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
5. 1. Какие источники питания применяются для ручной дуговой сварки?
5. 2.. Назовите типы сварных соединений.
5. 3. От чего зависит тип разделки кромок?
5. 4. Как выбирается диаметр электрода?
5. 5. От каких параметров зависит величина сварочного тока?
5. 6. Назовите дефекты сварных швов и причины их возникновения.
5. 7. Из каких элементов состоит сварочный пост?
5. 8. Каким образом зажигается дуга при ручной дуговой сварке?
5. 9. Что такое длина дуги при дуговой сварке?
5. 10. Назовите основные мероприятия по технике безопасности при выполнении сварочных работ.
Практическая работа
Расчет параметров процесса полуавтоматической сварки в среде защитных газов
1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Освоить методику расчета параметров процесса полуавтоматической сварки в среде защитных газов (СО2) низкоуглеродистых и низколегированных сталей.
2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
При сварке в среде защитных газов в зону горения дуги под небольшим давлением подается газ, который вытесняет воздух из этой зоны и защищает сварочную ванну от кислорода и азота воздуха.
|
|
|
В зависимости от применяемого газа сварка разделяется на сварку в активных (СО2, Н2, и др. ) и инертных (He, Ar, Ar+He и др. ) газах. Сварку можно осуществлять как плавящимся, так и неплавящимся электродами.
Наибольшее распространение получила сварка в среде углекислого газа (СО2) – сварка плавящимся электродом (при ручной сварке) и электродной проволокой (при полуавтоматической и автоматической) с защитой сварочной ванны от воздуха углекислым газом. Такой способ является самым дешевым при сварке углеродистых и легированных сталей. Этим способом также свариваются алюминий, титан и их сплавы, магниевые сплавы. Поэтому по объему производства он занимает одно из первых мест среди механизированных способов сварки плавлением.
Сварку ведут на постоянном токе обратной полярности для устранения пористости в наплавленном металле.
При сварке в среде СО2 необходимо предусматривать меры по раскислению наплавляемого металла.
Эта задача решается использованием сварочных проволок диаметром 0, 8–2 мм, в состав которых входят элементы раскислители. Чаще всего это кремний (0, 6–1, 0%) и марганец (1–2%). При наличии таких компонентов раскисление окислов железа происходит по реакциям
2 FeO + Si ― > SiO2 + 2Fe и FeО + Mn ― > MnO + Fe.
Образующиеся в процессе раскиcления окислы кремния и марганца всплывают на поверхность сварочной ванны и после кристаллизации металла удаляются. Схема сварки в среде углекислого газа показана на рисунке 1.
Рисунок 1 - Дуговая сварка в защитном газе плавящимся электродом: 1 – электрическая дуга; 2 – газовое сопло; 3 – подающие ролики; 4 – электродная проволока; 5 – токоподводящий мундштук; 6 – защитный газ
При сварке в среде углекислого газа (рисунок 1) из сопла горелки 2, охватывающей поступающую в зону горения дуги электродную проволоку 4, вытекает струя защитного газа 6, оттесняя воздух из сварочной ванны.
|
|
|
Наибольшее распространение при сварке в среде СО2 нашли электродные проволоки Св-08ГС, СВ-10ГС, Св-08Г2С, Св-18ХГС и др. ГОСТ 2246-70 - Проволока стальная сварочная.
Кроме проволок сплошного сечения, часто используются порошковые проволоки типа ПП-АН4, ПП-АН5, ПП-АН8, ПП-3Х2В8Т и др. ГОСТ 26271-84 - Проволока порошковая для сварки малоуглеродистых и низколегированных сталей. ГОСТ 26101-84 - Проволока порошковая наплавочная.
Если в сварочной проволоке нет достаточного количества раскислителей, то сварка сопровождается большим разбрызгиванием металла, наличием в нем пор после кристаллизации, большой вероятностью образования трещин в наплавленном слое. Сварка в среде СО2 имеет целый ряд преимуществ:
- минимальную зону структурных изменений металла при высокой степени концентрации дуги и плотности тока;
- большую степень защиты сварочной ванны от воздействия внешней среды;
- существенную производительность;
- возможность наблюдения за формированием шва;
- возможность сваривать металл различной толщины (от десятых долей до десятков миллиметров);
- возможность производить сварку в различных пространственных положениях, механизировать, автоматизировать технологический процесс;
- незначительную чувствительность к ржавчине и другим загрязнителям основного металла.
Однако при выборе данного способа сварки необходимо иметь ввиду и его недостатки: сильное разбрызгивание металла при токе больше 500 А, что требует постоянной защиты и очистки сопла горелки; интенсивное излучение открытой мощной дуги, требующее защиты сварщика; необходимость охлаждения горелки при значительных токах; осуществление сварки практически только на постоянном токе; наличие специальной проволоки.
Сварка в среде защитных газов может быть ручной, полуавтоматической и автоматической. При автоматической сварке все процессы механизированы и автоматизированы. Роль сварщика сводится к настройке автомата, его пуску и наблюдением за процессом сварки. При полуавтоматической сварке сварочную проволоку перемещают вручную.
Технологические параметры сварки в среде защитных газов определяются в следующей последовательности:
|
|
|
2. 1. По таблице 1 выбирается диаметр электродной проволоки.
В основу выбора диаметра электродной проволоки положены те же принципы, что и при выборе диаметра электрода при ручной дуговой сварке:
Таблица 1 – Зависимость диаметра электродной проволоки от толщины свариваемых заготовок
| Толщина свариваемых заготовок, мм | Диаметр сварочной проволоки, мм | Число проходов |
| 0, 6 – 1, 0 | 0, 5 – 0, 8 | |
| 1, 2 – 2, 0 | 0, 8 – 1, 0 | |
| 3, 0 – 5, 0 | 1, 6 – 2 | 1-2 |
| 6, 0 – 8, 0 | 1, 8 – 2, 2 | 1-2 |
| 9, 0 – 12, 0 | 1, 8 - 2, 2 | 2-3 |
2. 2. При сварке проволокой сплошного сечения сварочный ток рассчитывается по формуле:
, А
где i – плотность тока в электродной проволоке, А/мм2 (при сварке в СО2, i=110 ÷ 130 А/мм2; dЭ – диаметр электродной проволоки, мм.
2. 3. По таблице 2 определяется величина напряжения дуги и расход углекислого газа в зависимости от силы сварочного тока
Таблица 2 - Зависимость напряжения и расхода углекислого газа от силы сварочного тока
| Сила сварочного тока, А | Диаметр электродной проволоки, мм | ||||||
| 0, 5 | 0, 8 | 1, 0 | 1, 2 | 1, 6 | 2, 0 | 2, 5 | |
| 30÷ 100 | 60÷ 150 | 80÷ 180 | 90÷ 220 | 120÷ 350 | 200÷ 500 | 250÷ 600 | |
| Напряжение дуги, В | 18-20 | 18-22 | 18-24 | 18-28 | 18-32 | 22-34 | 24-38 |
| Расход СО2, л/мин | 8-10 | 8-10 | 9-10 | 15-16 | 15-16 | 18-20 | 18-20 |
2. 4. Скорость подачи электродной проволоки, м/ч, определяется по формуле:
, м/ч
где аР – коэффициент расплавления проволоки, г/А ч; Значение аР для сварки на постоянном токе обратной полярности принимается равным 12 – 14 г/А·ч;
ρ – плотность металла электродной проволоки, г/см3 (для стали ρ
=7, 8 ·10-3 г/мм3).
dЭ – диаметр электродной проволоки, мм
2. 5. Скорость сварки определяется по формуле:
, м/ч
где ан - коэффициент наплавки, г/А ч; ан = аР··(1-Ψ ),
где Ψ - коэффициент потерь металла на угар и разбрызгивание. При сварке в СО2 Ψ = 0, 1- 0, 15;
FШ - площадь поперечного сечения шва, мм2. Площадь шва рассчитывается в зависимости от толщины свариваемых заготовок, вида соединения, типа разделки кромок и количества проходов. При многопроходной сварке для расчета площади сечения шва необходимо толщину свариваемых заготовок разделить на число походов. Параметры представлены в таблице А2 приложения А.
|
|
|
2. 6. Масса наплавленного металла при сварке определяется по следующей формуле:
, г
где L – длина шва, мм; ρ – плотность наплавленного металла (для стали ρ =7, 8· 10 -3 г/мм3); FШ – площадь сечения шва, мм2 (рассчитывается для полной толщины свариваемых заготовок).
2. 7. Время горения дуги определяется по формуле:
, ч
где n – количество проходов.
2. 8.. Полное время сварки определяется по формуле:
, ч
где kП – коэффициент использования сварочного поста,
(kП= 0, 6 ÷ 0, 57).
2. 9. Расход электродной проволоки определяется по формуле:
, г
где GH – масса наплавленного металла, г; Ψ – коэффициент потерь,
(Ψ = 0, 1 - 0, 15).
2. 10. Расход электроэнергии определяется по формуле:
, кВт ч
где UД - напряжение дуги, В (определяется по таблице 2 в п. 3. 5); η – КПД источника питания 0, 6 ÷ 0, 7, WO – мощность источника питания, работающего на холостом ходе. WО = 2, 0÷ 3, 0 кВт
|
|
|
