по дисциплине: ТЕОРИЯ СВАРОЧНОГО ПРОЦЕССА
На тему: «РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА РУЧНОЙ ДУГОВОЙ СВАРКИ БАКА СВАРНОГО»
1. Описание конструкции
Бак сварной
Бак сварной состоит из:
- основного короба;
- дна бака.
Позиция №1: дно бака — 1 шт. Дно бака представляет собой лист толщиной 15 мм и размером 1500Ч2000 мм.
Позиция №2: боковая стенка — 2 шт. Боковая стенка представляет собой листы толщиной по 10 мм и размером 1300Ч1000 мм.
Позиция №3: малая боковая стенка — 4 шт. Малая боковая стенка представляет собой листы толщиной по 10 мм и размером 900Ч1000 мм.
Изделие сваривается тремя швами:
- сварным швом №1 под углом 90 привариваются малые боковые стенки к боковым стенкам;
- сварным швом №2 свариваются две половины короба;
- сварным швом №3 приваривается дно к баку.
Сварной шов №1: У4 по ГОСТ 5264 — 80 «Угловой без скоса кромок».
Сварной шов №2: С15 по ГОСТ 5264 — 80 «Стыковой с двумя симметричными скосами одной кромки».
Сварной шов №3: Т9 по ГОСТ 5264 — 80 «Тавровый с двумя симметричными скосами одной кромки»
Материал изделия: конструкционная легированная Сталь 15Г по ГОСТ 1577-93 бак сварка электрод изделие
Изделие сваривается РДС покрытыми электродами, сварка производится без подогрева и без последующей термообработки (без ограничений).
Выбор и описание основного материала
Сталь 15Г
Марку основного металла выбирают в зависимости от категории объекта, условного давления, температуры окружающей среды, условий эксплуатации в соответствии нормативными требованиями Горгостехнадзора (правилами, РТМ, РД, СНиП и т.д.).
Сталь 15Г — конструкционная легированная
Назначение:, Вид поставки, Температура критических точек, 0
Таблица 1.
|
А С1 |
А С3 (АС m ) |
А r 3 (Arcm ) |
А r1 |
|
|
735 |
863 |
840 |
685 |
|
Химический состав, % (ГОСТ 1577-93)
Таблица 2.
|
С |
Si |
Mn |
Cr |
Ni |
Cu |
P |
S |
|
|
не более |
не более |
|||||||
|
0,11-0,19 |
0.17-0,37 |
0,7-1,0 |
0,03 |
0,3 |
0,3 |
0,035 |
0,035 |
|
Механические свойства
Таблица 3.
|
ГОСТ |
Состояние поставки |
Сечение, мм |
?, МПа |
? в , МПа |
? 5 , % |
|
|
не менее |
||||||
|
1577-93 |
Прокат без термообработки (нормализованный) |
До 80 включительно |
230 |
400-550 |
28 |
|
Ударная вязкость КСU
|
Состояние поставки |
KCU, Дж/см 2 , при температуре, о С |
||||
|
20 |
0 |
-20 |
-40 |
||
|
Лист нормализованный толщин. до 80 мм |
— |
— |
29 |
— |
|
Технологические свойства материала
Температура ковки, ? С: начала 1200, конца 825. Охлаждение на воздухе.
Определим свариваемость стали:
С= С + =
= 0,12 + = 0,12 + 0,116 + 0,006 + 0,04 = 0,282%.
С до 0,3% углерода относится к первой группе по свариваемости (хорошо сваривающиеся).
Условие сварки: без ограничений в широком диапазоне режимов сварки независимо от толщины металла, жёсткости конструкции, температуры окружающей среды.
Обрабатываемость резанием:
при НВ 163, Kх тв.спл. = 1.6 , Kх б.ст. = 1.6 после отжига.
Флокеночувствительность — не чувствительна.
Склонность к отпускной способности — не склонна
|
По ГОСТ 5264-80 |
Для расчета |
||
|
S |
10 |
10 |
|
|
K |
10 |
||
|
b |
2 |
||
|
По ГОСТ 5264-80 |
Для расчета |
||
|
К |
10 |
10 |
|
|
S |
10 |
10 |
|
|
b |
2 |
||
|
по ГОСТ 5264-80 |
Для расчета |
||
|
b |
2 |
||
|
K |
10 |
||
|
Диаметр, мм |
Длина, мм |
Ток, А |
|
|
3,0 |
350 |
80-110 |
|
|
4,0 |
450 |
130-160 |
|
|
5,0 |
450 |
180-220 |
|
Химический состав наплавленного металла, %
|
C не более |
Si |
Mn |
S не более |
P не более |
|
|
0,11 |
0,18-0,50 |
0,65-1,20 |
0,030 |
0,035 |
|
Механические свойства, не менее
|
Механические свойства |
Временное сопротивление, МПа |
Предел текучести, МПа |
Относительное удлинение, % |
Ударная вязкость, Дж/см 2 |
|
|
УОНИ 13/55 |
490 |
440 |
20 |
127 |
|
Характеристики наплавления электродов: коэффициент наплавки н =8,5-9,5 г/А*ч. Расход электродов на 1 кг наплавленного металла 1,65 кг.
Условное обозначение электродов:
|
Э50А — УОНИ-13/55 — d — УД |
ГОСТ 9466-75 |
|
|
Е 514 — Б 20 |
ТУУ 05416923.015-96 |
|
Электроды сварочные ТМУ-21У
Основное назначение: электроды с основным покрытием рассчитаны на ручную дуговую сварку важных металлических конструкций из углеродистых и низколегированных конструкционных сталей энергетического оборудования тепловых и атомных электростанций. Сварка электродами Э50А возможна во всех пространственных положениях, кроме вертикального сверху вниз, постоянным током обратной полярности (напряжение холостого хода не менее 60В).
Химический состав наплавленного металла
|
C не более |
Si |
Mn |
S не более |
P не более |
|
|
0,12 |
0,35-0,50 |
0,9-1,40 |
0,030 |
0,035 |
|
Механические свойства, не менее
|
Механические свойства |
Временное сопротивление, МПа |
Относительное удлинение, % |
Ударная вязкость, Дж/см 2 |
|
|
ТМУ-21У |
490 |
20 |
127 |
|
Рекомендуемая сила тока при сварке, А
|
Диаметр электрода, мм |
Положение шва |
|||
|
нижнее |
вертикальное |
потолочное |
||
|
3,0 4,0 5,0 |
90-115 130-170 170-200 |
75-100 110-140 140-170 |
60-90 100-120 — |
|
Характеристика плавления электрода: н =9,0 г/А*ч. Расход электродов на 1 кг наплавленного металла 1,7 кг.
Технологические особенности сварки: сварку производят средней и короткой дугой.
Условное обозначение электродов:
Э50А-ТМУ-21У- Ш — УД
Е514-Б20
Выбираем марку электрода УОНИ 13/55.
УОНИ 13/55 подходит по химическому составу, механическим свойствам металла шва, по рекомендуемым силам тока в зависимости от пространственного положения шва и диаметром электрода. Электроды марки УОНИ 13/55 подходят по параметрам режимов сварки изделия, наплавленный им металл обладает высокой ударной вязкостью при отрицательных температурах и является доступными (не дорогие и не дефицитные).
Электроды с основным покрытием (Б
При высокой температуре дуги карбонаты распадаются с образованием окислов кальция и магния CaO, MgO, а также окиси углерода и углекислого газа. При этом происходит образование газозащитной среды минерального происхождения, которое не сопровождается выделением водорода, поэтому наплавленный металл мало насыщается водородом из материалов покрытия. Фтористый кальций также связывает водород в термически стойкие соединения.
низководородными
Преимущества основных покрытий делают электроды с этими покрытиями незаменимыми при сварке закаливающихся сталей, склонных к образованию холодных трещин вследствие влияния водорода, переходящего из металла в околошовную зону. Покрытия основного вида с малой окислительной способностью способствуют переходу легирующих элементов из электрода в шов, благодаря чему происходит раскисление и легирование металла шва.
Наплавленный металл с использованием этих электродов обладает стойкостью против образования горячих трещин, электроды пригодны для сварки жестких конструкций, для швов большой толщины при многослойной наплавке.
Сварка электродами с основными покрытиями может производиться во всех пространственных положениях.
Недостатком электродов с основным покрытием является более низкая стабильность горения дуги по сравнению с электродами с другими покрытиями. Это объясняется наличием в дуге ионов фтора, являющихся деионизаторами дуги. Поэтому электроды с основным покрытием применяются преимущественно для сварки постоянным током обратной полярности («+» на электроде).
Недостатком основных покрытий является также склонность к образованию пор в швах при удлинении дуги в процессе сварки, при наличии окалины и ржавчины на поверхности свариваемого металла, так как шлаки этих покрытий не связывают окислы железа, которые попадают в сварочную ванну.
Образование пор в швах при сварке электродами данного вида происходит также при увлажнении покрытий, в результате чего происходит повышение содержания водорода в наплавленном металле.
Хранение электродов для сварки особо ответственных конструкций рекомендуется при температуре воздуха не ниже 15°С и относительной влажности не более 50%. Срок годности после прокалки — не более 5 суток (для сталей перлитного класса).
По истечении допустимого срока годности электродов после прокалки они должны быть снова прокалены, но не более трех раз. Частые прокалки и увлажнения электродов отрицательно влияют на качество покрытий электродов.
Электроды с основным покрытием применяются для сварки хорошо раскисленных спокойных сталей с повышенным содержанием серы, низколегированных и высоколегированных сталей, для сварки деталей большой толщины, конструкций, работающих при больших динамических и знакопеременных нагрузках, при пониженных температурах.
ПРЕИМУЩЕСТВА :
- Облегченный поджиг и форсирование дуги
- Высокая производительность и качество сварки, глубокое проплавление
- Автоматическая защита от перегрузок по току и напряжению
ТИТАН-ВС-220 А.
7. Расход электродов
Масса электродов У эл определяется по следующей формуле:
где
Q н — масса наплавленного металла;
К п — общий коэффициент потерь. Кп = 0,5 — для качественных электродов с толстой обмазкой.
Шов № 1. У4.
кг
кг
кг
кг
Шов № 2. С15
кг
кг
кг
кг
Шов № 3. Т9.
Найдем периметр прямоугольника:
кг
кг
кг
кг
Теоретическая масса электрода Q теор определяется:
где d э — диаметр электрода;
L э — длина электрода.
кг.
кг.
Практическая масса электрода подбирается из таблицы. Для данного случая Q прак = 44,4 гр. при диаметре стержня 4,0 мм., длине стержня 450 мм и Qпрак = 68,2 гр. при диаметре стержня 5,0 мм., длине стержня 450 мм
Количество электродов Nшт. определяется:
где Q прак — масса стержня электрода;
Рассчитаем количество электродов для шва №1:
Принимаем N=53 шт.
Принимаем N=24 шт.
Рассчитаем количество электродов для шва №2:
Принимаем N=53 шт.
Принимаем N=24 шт.
Рассчитаем количество электродов для шва №3:
Принимаем N=652 шт.
Принимаем N=297 шт.
Общее количество электродов:
