«Определение режимов ручной дуговой сварки»
Цель работы — приобретение знаний, умений и навыков определения режимов ручной дуговой сварки.
Задачи.
1. Ознакомиться с сущностью и научиться рассчитывать режимы ручной дуговой сварки.
2. Пользуясь предложенной методикой, рассчитать режимы ручной дуговой сварки сварного соединения согласно индивидуального задания.
Краткая теория по теме
Ручная дуговая сварка относится к термическому классу сварки. Процесс осуществляется сварочными электродами, подача которых в дугу и перемещение вдоль свариваемых заготовок выполняется сварщиком вручную. В процессе сварки происходит оплавление поверхностей свариваемых заготовок под воздействием электрической дуги с образованием общей ванны расплавленного металла, после кристаллизации которой и получается неразъемное соединение.
Электрическая дуга представляет собой мощный стабильный электрический разряд в газах, сопровождаемый выделением значительного количества тепла и света. Возникновение дуги обусловлено эмиссией электронов с катода и ионизацией газового промежутка. Выделение электронов с поверхности катода достигается за счет термо- и автоэлектронной эмиссии, а также эмиссии в результате ударов положительных ионов. Ионизацию газового промежутка вызывают нагрев, облучение и соударение частиц.
Температура столба дуги зависит от материала электрода и состава газов в дуге, а температура катодного и анодного пятен приближается к температуре кипения металла электродов. Эти температуры для дуги покрытого стального электрода составляют соответственно 6000 K и 3000 K. При этом в анодной области дуги, как правило, выделяется значительно больше тепловой энергии, чем в катодной.
Дуга горит между сварочным электродом и свариваемым (основным) металлом. Применяют неплавящиеся и плавящиеся электроды (рис. 1).
Неплавящиеся электроды изготавливают из электротехнического угля, синтетического графита или вольфрама. Для плавящихся электродов наиболее распространенным материалом является холоднотянутая проволока, а также ленты и электродные пластины.
Рис. 1. Схема ручной дуговой сварки неплавящимся (а) и плавящимся (б) электродом: 1 — свариваемый металл; 2 — электрическая дуга; 3 — электрод; 4 — электрододержатель; 5 — присадочный материал
Расчет режима ручной дуговой сварки
... (анод). Ручная дуговая сварка Ручную дуговую сварку выполняют сварочными электродами, которые вручную подают в дугу и перемещают вдоль заготовки. В процессе сварки металлическим покрытым электродом - дуга горит между ... разогретого торца (катода) под действием электрического поля начинается термоэлектронная эмиссия электронов. Столкновение быстродвижущихся по направлению к аноду электронов с ...
В зависимости от материала и числа электродов, а также способа включения электродов и заготовки в цепь электрического тока различают следующие разновидности дуговой сварки:
- сварка неплавящимся электродом дугой прямого действия, при которой соединение выполняется путем расплавления только основного металла, либо с применением присадочного металла;
- сварка плавящимся электродом (металлическим) дугой прямого действия с одновременным расплавлением основного металла и электрода, который пополняет сварочную ванну жидким металлом;
- сварка косвенной дугой, горящей между двумя, как правило, неплавящимися электродами, при этом основной металл нагревается и расплавляется теплотой столба дуги;
- сварка трехфазной дугой, при которой дуга горит между каждым электродом и основным металлом.
Ручной дуговой сваркой соединяют углеродистые, легированные и высоколегированные стали, чугуны, медь, алюминий, титан и сплавы на основе указанных металлов. Применяют переменный (сварочные трансформаторы) или постоянный (сварочные выпрямители и генераторы) электрический ток. Ручная сварка позволяет выполнять швы в любых пространственных положениях: нижнем, вертикальном, потолочном. Ручная сварка удобна при выполнении коротких криволинейных швов в любых пространственных положениях, при выполнении швов в труднодоступных местах, а также при монтажных работах и сборке конструкций сложной формы. Оборудование для ручной сварки: источник питания дуги, электрододержатель, гибкие провода, защитная маска или щиток.
Электроды для ручной сварки представляют собой стержни длиной 50…450 мм с нанесенными на них покрытиями, которые обеспечивают стабильное горение дуги, защиту расплавленного металла, получение шва заданного состава и свойств. При сварке сталей в качестве стержней используют стальную сварочную проволоку диаметром, мм: 1,5; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0 и 8,0. Покрытия в зависимости от химического состава бывают рутиловыми (обозначаются буквой «Р»), кислыми (А), основными (Б), целлюлозными (Ц), смешанными (например РБ) и прочими (П).
В состав покрытия электродов входят стабилизирующие, газообразующие, шлакообразующие, раскисляющие, легирующие и связующие составляющие.
По назначению стальные электроды, согласно государственным стандартам, подразделяются на 4 типа:
1) Электроды для сварки конструкционных сталей. Обозначаются буквой «Э» и цифрой, указывающей минимальный предел прочности в 10-1 МПа, например: Э38, Э50, Э85, Э150. Здесь различают электроды для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей
с временным сопротивлением разрыву до 600 МПа (в условном обозначении электродов ставится буква «У») и электроды для сварки легированных конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву свыше 600 МПа (обозначаются «Л»).
2) Электроды для сварки легколегированных теплоустойчивых сталей, например: Э-09М, Э-05Х2М, Э-10Х1М1НФС. Здесь и далее число, стоящее после буквы «Э», указывает содержание углерода в сотых долях процента, последующие буквы и цифры показывают гарантированное содержание легирующих элементов в наплавленном металле по тем же правилам, что и при маркировке сталей. В условном обозначении ставится буква «Т».
3) Электроды для сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами (В): Э-02Х11НВМФ, Э-02Х19Н9Б. Эти электроды применяют для сварки коррозионно-стойких, жаропрочных и жаростойких высоколегированных сталей.
4) Электроды для наплавки поверхностных слоев, например: Э-10Г2, Э-80В18Х4Ф, Э-350Х26Г2Р2СТ обозначаются «Н».
Каждому типу электрода соответствует одна или несколько марок электродов, т.е. негостированных обозначений электродов, присвоенных заводом-изготовителем. Марка электродов характеризуется определенным составом покрытия, маркой электродной проволоки, технологическими свойствами и характеристиками наплавленного металла. Условное обозначение электродов для сварки сталей состоит из типа и марки электрода, марки и типа покрытия, диаметра, механических характеристик наплавленного металла и металла шва, обозначения рода используемого тока, пространственного положения шва и номера ГОСТа.
Расчетная часть
Индивидуальные задания по лабораторной работе вариант №5
Таблица
|
№ вар. |
Тип соединения |
Толщ. листов S, мм |
Длина швов L, м |
Марка электрода |
Тип электрода |
|
|
5 |
С17 |
22 |
2,5 |
ВСЦ-3 |
Э50 |
|
1. Определить диаметр электродного стержня согласно таб.№2
Зависимость между диаметром электрода и толщиной свариваемого металла при ручной сварке покрытыми электродами
Таблица 2
|
Толщина листов S, мм |
0,5-1,0 |
1,1-2,0 |
2,1-5,0 |
5,1-10 |
10,1-15,0 |
15,1-20,0 |
Свыше 20 |
|
|
Диаметр электрода dЭ, мм |
1,0-1,6 |
1,6-2,5 |
2,5-4,0 |
4,0-5,0 |
5,0-6,0 |
5,0-8,0 |
5,0-10,0 |
|
Согласно таблице №2 диаметр электродного стержня равняется 10 мм.
2. Рассчитать силу сварочного тока.
Расчет производиться по формуле IСВ = f dЭ ,где f, согласно нашего варианта равняется 60 А/мм. Так как марка электрода ВСЦ-3.
IСВ = f dЭ =60А/мм*10 мм=600 А
3. Определить массу наплавляемого метала
Рис. 1. Эскиз стыкового сварного соединения С17
Где S=22 мм, a=2 мм, с=2 мм, b = 30 мм.
Для сварного соединения, приведенного на рис. 1, величина FН будет представлять сумму площадей валика 1, прямоугольника 2 и двух треугольников 3:
электрический разряд сварка
FН = FВАЛ + FПРЯМ + F.
FВАЛ = 0,67 b c = 0,67 *30 мм*2 мм=40,2
FПРЯМ = a S = 2 мм *22 мм =44
F = (S — 1,5)2 tg27 = ?** tg27=106,9
FН = FВАЛ + FПРЯМ + 2*F= 40,2+44=298
Затем определяют объем наплавленного металла VН по формуле VН = FН L, где L — длина сварного шва, мм.
VН = FН L=298 *2500 мм=745000
Масса наплавляемого метала рассчитывается по формуле
MН = VН ,
где — плотность наплавленного металла, г/см3 (для стали можно принять = 7,8 г/см3
MН = VН =745 см3 * 7,8 г/см3=5811 г
Расход электродов QЭ приближенно можно подсчитать по формуле:
QЭ = Р MН = 1,6*5811=9297,6 г ,
где Р — коэффициент потерь металла на угар, разбрызгивание, огарки и т.д. (принимают равным 1,6…1,8).
Определить основное время на сварку по формуле:
где Н — коэффициент наплавки, г/Ач, зависящий от способа сварки и марки электрода.
Таблица. Величину Н для ручной дуговой сварки выбирают по таблице 5 в зависимости от марки электрода.
|
Марка электрода |
Коэффициент наплавки Н, г/Ач |
Предел текучести Т, МПа |
Род тока, полярность |
|
|
ВСЦ-3 |
9,5…13,0 |
410 |
Постоян. прям. и обрат. полярности |
|
Подсчитать количество электроэнергии, идущей на сварку:
QЭЭ = UД IСВ tСВ ,
где UД — напряжение дуги, обычно составляющее 25…28 В.
QЭЭ = UД IСВ tСВ=25В*600А*1,01ч=15150 =15.15 кВт/ч
Таблица. Результаты расчетов
|
№ вар. |
Тип соед. |
S, мм |
L, мм |
Марка электр. |
Тип электр. |
dЭ, мм |
ICB, А |
Q Э, кг |
tCB, ч |
QЭЭ, квтч |
|
|
5 |
С17 |
22 |
2500 |
ВСЦ-3 |
Э50 |
10 мм |
600 |
9,2 |
1,01 |
15,15 |
|
Выводы
1. Ознакомился с сущностью и научился рассчитывать режимы ручной дуговой сварки.
2. Пользуясь предложенной методикой, рассчитал режим ручной дуговой сварки сварного соединения С17.
электрический разряд сварка
Список используемой литературы
[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/referat/parametryi-rejima-ruchnoy-dugovoy-svarki/
1. Материаловедение и технология металлов [Текст]: учебник для студентов вузов, обучающихся по машиностроительным специальностям / Г. П. Фетисов [и др.]; ред. Г. П. Фетисов. — 6-е изд., доп. — М.: Высшая школа, 2008. — 877 с.
2. Солнцев Ю.П. Материаловедение [Текст]: учебник для студентов вузов, обучающихся по металлургическим, машиностроительным и общетехническим специальностям / Ю. П. Солнцев, Е.И. Пряхин; ред. Ю. П. Солнцев. — СПб.: Химиздат, 2004. — 736 с
