Расчёт режимов ручной дуговой многопроходной сварки углеродистой и низколегированной стали

Практическая работа №1

Расчёт режимов технологического процесса

В среде защитных газов

Вариант 3

Исходные данные:

1. Химсостав и марка свариваемого металла ВСт3пс: С=0,14-0,22%, Si=0,05-0,17%, Mn=0,4-0,65%, Ni до 0,3%, S до 0,05%, Р до 0,04%, Cr до 0,3%, Cu до 0,3%, As до 0,08%, Fe≈98%.

2. Химсостав и марка электродной проволоки Св 08 (ГОСТ 2246), защитный газ СО₂ (ГОСТ 8050): С до 0,1%, Si до 0,03%, Mn=0,35-0,6%, Cr до 0,15%, Ni до 0,3%, S до 0,04, Р до 0,04%, Al до 0,1%.

3. Способ сварки по уровню автоматизации: сварка механизированная.

4. Тип соединения: угловое соединение У4 (ГОСТ 14771).

5. Толщина свариваемого металла: 7 мм.

6. Положение шва и проходов: горизонтальное положение.

7. Тип шва по форме и количеству проходов: однопроходный.

8. Формы и размеры подготовки кромок под сварку: без скоса кромок.

9. Общие размеры шва: s=7 мм, n=0…0,5s=0…3,5 мм, b=1 мм, e=12±2 мм, g=1+2 мм.

 

 

Расчёт режима сварки:

1. Определяем расчётную глубину проплавления, вариант 6:

h_p=(0,7…1,1)*k,

k≤1,2*s=1,2*7=8,4 мм

h_p=(0,7…1,1)*8,4=5,88…9,24 мм.

Принимаем h_p=5,88 мм.

2. Диаметр электродной проволоки:

d_эл=(h_p)^0,25±0,05h_p=(5,88)^0,25±0,05*5,88=1,557±0,294 мм

Расчётному диапазону соответствуют стандартные диаметры: 1,4; 1,6. Так как положение нижнее, то можно принять значение d _эл=1,6 мм.

3. Для расчёта скорости сварки для d_эл=1,6 мм выбираем коэффициент K_v=1120:

V_c= K_v*(h_p)^1,61*(1/e)^3,36=1120*(5,88)^1,61*(1/12)^3,36=4,59 мм/c (22,32 м/ч).

Полученное значение V_c не выходит за пределы ограничений для автоматической сварки 4…20 мм/с, его можно оставить и не делать перерасчёт при более низкой ширине шва e.

4. Для расчёта варочного тока для d_эл=1,6 мм находим коэффициент K_I=460:

I_c= K_I*(h_p)^1,32*(1/e)^1,07=460*(5,88)^1,32*(1/12)^1,07=333,89 А.

Проверяем соответствие полученного значения для тока. При сварке в нижнем положении I_c≤180*(d_эл)^1,5≤364,29 А. Следовательно, I_c=333,89 А находится в допустимых значениях.

5. Напряжение сварки:

U_c=14+0,05*I_c=14+0,05*333,89=30,69 В.

Принимаем U_c=31 В.

6. Вылет электродной проволоки:

L_В=10* d_эл±2* d_эл=10*1,6±2*1,6+16±3,2 мм.

7. Скорость подачи электродной проволоки:

V_пр= , где

 г/А*ч;

V_пр= м/ч.

8. Расход защитного газа СО₂:

q_зг=3,3*10^-3*(I_c)^0,75=3,3*10^-3*(333,89)^0,75=0,2577 л/с (15,5 л/мин).

 

Работу выполнил студент гр. МС-14-Д Кучеров Антон Игоревич

Работу проверил старший преподаватель Подрезов Николай Николаевич

Дата, подпись

 

Практическая работа №2

Расчёт режимов технологического процесса при автоматической сварке под флюсом

Вариант 3

Исходные данные:

Основной металл: сталь 09Г2С,

Сварочный флюс АН-47 (ТУ14-1-1353-75),

Сварочная проволока Св 08ХГА (ГОСТ 2246),

Сварка автоматическая,

Толщина основного металла 16 мм,

Тип соединения: стыковой,

Тип шва: стыковой со скосом кромок, двухпроходной, двусторонний,

Положение: нижнее.

 

1. Класс и свойства основного металла 09Г2С.

Класс стали: сталь конструкционная низколегированная для сварных конструкций, марка стали 09Г2С широко применяется при производстве труб и другого металлопроката.

Свойства основного металла: наличие в химическом составе небольшого количества легирующий элементов – менее 2,5% - повышает механические свойства материала, обеспечивает возможность эксплуатации в условиях пониженных температур, не оказывая негативного влияния на свойства свариваемости.

2. Химсостав проволоки, флюса:

Флюс АН-47: SiO≈28-33%, MnO₂≈11…18%, CaO≈13…17%, MgO≈6…10%, Al₂O₃≈9…13%, CaF₂≈8…13%, TiO₂≈4…7%, ZrO₂≈1,1…2,5%, Fe₂O₃≈0,5…3%, S, P, C≈0,05%.

 

 

3. Расчёт режима сварки (вариант 4).

S=16 мм,

е=18±3 мм,

g ,

b=

1. Определяем расчётную глубину проплавления (вариант 4):

=0,35*16-0,5*1=5,1 мм

2. Диаметр электродной проволоки:

_эл=(0,29…1,1)*  мм

Принимаем _эл=5,0 мм.

При автоматической сварке расчётному диапазону удовлетворяют стандартные размеры 1,6; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0 мм. Принимаем _эл=5,0 мм.

3. Скорость сварки рассчитаем по формуле:

V_c=(695* _эл)*(1/e)²=(695*5)*(1/18)²=10,43 мм/с (37,548 м/ч).

Скорость сварки находится в пределах ограничений.

4. Сварочный ток определяем по формуле:

I_св=85,4* *( _эл*V_c)^0,5*{1/[4+0,0285* ( _эл* V_c)^0,5]}=85,4*5,1*(5*10,43)^0,5*{1/[4+0,0285*5,1*(5*10,43)^0,5]}=620 А.

Проверяем соответствие расчётного сварочного тока допустимым пределам по эмпирической формуле:

I_св=(110…230)* _эл=(110…230)*5=550…1150 А.

Принимаем I_св=621 А.

5. Напряжение сварки по формуле:

U_c=22+0,02* I_св=22+0,02*621=34,42 В.

6. Вылет электродной проволоки по эмпирической формуле:

L_в=10* _эл±2* _эл=10*5±2*5=50±10 мм.

7. Значение α_р рассчитываем для варианта сварки на постоянном токе:

α_р=10…12

принимаем α_р=11 .

8. Расход G_ф сварочного флюса зависит от напряжения и скорости сварки и определяется по эмпирической зависимости:

G_ф=(U_c-1,8)*780*(1/V_c)=(34,42-1,8)*780*(1/10,43)=2439,5≈2,4 кг/пог.м.

9. Масса наплавленного металла G_Н, г, рассчитывается по следующей формуле:

G_Н=F_нм*l*ρ,

Где F_нм=2*F₁+F₂ – площадь сечения наплавленного металла шва, см², как сумма элементарных геометрических фигур, составляющих сечение разделки (F₁) и выпуклости шва (F₂),

l – длина шва, см,

ρ – плотность наплавленного металла (для стали ρ=7,8 г/cм³)

F₁=1/2*e*g=0,5*18*2=18 мм²,

F₂=16*1=16 мм²,

F_нм=2*18+16=52 мм²=0,52 см².

l=1 м=100 см.

G_Н=0,52*100*7,8=405,6 г.

10. Время горения дуги t₀, ч, определяется по формуле:

t₀= где

G_Н – масса наплавленного металла, г;

 – сварочный ток, А;

где Ѱ – коэффициент потерь металла на угар и разбрызгиварние. При дуговой сварке под флюсом Ѱ=0,02…0,03.

,

t₀=

11. Полное время сварки, Т, ч, определяется по формуле:

Т=  где

k_П – коэффициент использования сварочного поста, (k_П=0,6…0,57)

Т .

12. Расход электродной проволоки G_пр, г, рассчитывается по следующей формуле:

G_пр=G_н*(1+ ), где

G_н – масса наплавленного металла, г;

 – коэффициент потерь, ( ).

G_пр=405,6*(1+0,02)=413,7 г.

13. Расход электроэнергии А, кВт*ч, определяется по формуле:

А=  где

U_д=U_c – напряжение дуги, В;

ŋ – КПД источника питания: при постоянном токе 0,6…0,7,

W₀ – мощность источника питания, работающего на холостом ходе, кВт, на постоянном токе W₀=2,0…3,0 кВт.

А= .

 

Работу выполнил студент гр. МС-14-Д Кучеров Антон Игоревич

Работу проверил старший преподаватель Подрезов Николай Николаевич

Дата, подпись

 

Практическая работа №5

Расчёт режимов ручной дуговой многопроходной сварки углеродистой и низколегированной стали

Вариант 3

Исходные данные:

Основной металл – сталь 10Г2С1,

Электрод - УОНИ-13/55К,

Сварка ручная дуговая,

Толщина основного металла – 26 мм,

Тип соединения – стыковое соединение типа С10 (ГОСТ-5264)

Тип шва – стыковой, односторонний на остающейся подкладке, со скосом одной кромки,

Положение шва при сварке – горизонтальное,

Форма и размеры подготовки кромок

Род тока – постоянный ток обратной полярности.

1. Класс и свойства стали 10Г2С1

Химсостав стали 102ГС1: С до 0,12%, Si от 0,9 до 1,2%, Mn от 1,3 до 1,65%, Ni до 0,3%, S до 0,04%, Р до 0,035%, Сr до 0,3%, N до 0,008%, Сu до 0,3%, As до 0,08%, Fe примерно 96%.

Класс: Сталь конструкционная низколегированная для сварных конструкций

Свойства и полезная информация: Температура критических точек: Ac1 = 763 - 745 , Ac3(Acm) = 920 - 927 , Ar3(Arcm) = 790 - 820 , Ar1 = 640 – 735 Температура ковки, oС: начала 1200, конца 850. Свариваемость материала: без ограничений. Способ сварки: РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, ЭШС. Склонность к отпускной хрупкости: не склонна

2. Химсостав электрода УОНИ-13/55К и покрытия.

Химсостав электрода УОНИ-13/55К:

С до 0,06%, Mn до 0,58%, Si до 0,24%, S до 0,016%, Р до 0,024%.

 

3. Расчёт режимов сварки и технико-экономических параметров процесса на один погонный метр длины шва.(вариант 4) S=26 мм,

h_p=0,7*S=0,7*26=18,2 мм.

Вычерчиваем стыковое соединение С10 из ГОСТ – 5264 и выписываем основные размеры подготовки кромок под сварку и шва

                                         S=26 мм,

b=5±1 мм,

e=38±3 мм,

g=  мм,

 

α=45

1. Расчёт режима сварки.

Определяем диаметр электродов по формуле:

d_эл=(К_d1*S)^0,7+ К_d2.

Влияние типа шва и формы подготовки кромок под сварку и величину d_эл учитывается коэффициентом К_d1 через расчётную глубину проплавления h_р:

h_р= К_d1*S,

К_d1=

К_d2=0,5

d_эл=(0,7*26)^0,7+0,5=8,12 мм.

Принимаем d_эл=4 мм.

2. Сварочный ток I_св зависит от химического состава и диаметра стержня электрода, типа и толщины покрытия, пространственного положения шва и других факторов рассчитывается по формуле:

I_св=К_II*K_I2*d^1,4,

Где К_II=20±3 – коэффициент, учитывающий влияние типа покрытия на I_св,

K_I2=0,85…0,92 – коэффициент, учитывающий положения шва на I_св.

I_свз=(17…23)*0,85*4^1,4=100,63…136,15 А.

I_свк=(17…23)*0,85*3^1,4=67,27…91,01 А.

I_свз=118,39 А

I_свк=79,14 А.

3. Напряжение сварки U_c зависит от типа и толщины покрытия, состава и диаметра стержня электрода, пространственного положения шва и длины дуги:

Для электродов с покрытием основного типа: U_с=12+0,36*(I_св/ d_эл)

U_сз=12+0,36(118,39/4)=22,65 А

U_ск=12+0,36(79,14/3)=21,5 А

Для большинства марок электродов, используемых при сварке углеродистых и легированных конструкционных сталей, напряжение U_c=22…28 В.

4. Общее количество проходов N₀ – это сумма корневых N_к, заполняющих N_з, облицовочных N_об и подварочных N_п:

N₀= N_к+ N_з+ N_об+ N_п.

Наиболее часто при ручной дуговой сварке многопроходный шов состоит из корневых и заполняющих проходов, рассчитываемых по формуле:

N₀=[(F₀-F_K)/F_з]+1,

Где F₀=К_d1*e*g+b*S+2*(1/2)*(S-c)²*tgα – общая площадь сечения, определяемая по чертежу, мм².

F₀=0,7*38*0,5+5*26+2*(1/2)*(26-5)²*1=584,3 мм²

F_K=(5…7)d_элкор=(5…7)*3=15…21 мм² – сечение корневого прохода,

F_з=(8…10)d_{элзапол}=(8…10)*4=32…40 мм² – сечение заполняющего прохода.

N₀=[(584,3-18)/36]+1=16,73 ≈17 проходов.

5. Скорость сварки V_c, м/ч, получаем через коэффициент наплавки по формуле:

V_св= ,

Где  – плотность металла электродной проволоки, г/см³ (для стали ³),

 – сварочный ток, А,

 – площадь поперечного сечения наплавленного металла за данный проход, см².

 – коэффициент наплавки г/А*ч, равное 8…10 г/А*ч.

Принимаем =9 г/А*ч

V_свз=  (0,2736 м/ч)

V_свк= =0,025 мм/с (0,09 м/ч)

6. Масса наплавленного металла G_Н, г, рассчитывается по следующей формуле:

G_Н=F_шв*l* ,

G_Нз=18*100*7,8=14040 г,

G_Нк=36*100*7,8=29640 г.

7. Время горения дуги, t₀, ч, определяется по формуле:

t₀=

t_0з=

t₀= .

8. Полное время сварки, Т, Ч, приближённо определяется по формуле:

Т= ,

Где  = 0,5…0,55 – коэффициент использования сварочного поста для РДС.

Т_з=

Т_к=

9. Расход электродов G_М, г, рассчитывается для РДС по формуле:

G_М= G_Н*k_э,

Где G_Н – масса наплавленного металла, г,

k_э =1,35 – коэффициент, учитывающий расход электродов на 1 кг наплавленного металла.

G_Мз=14040*1,35=18954 г.

G_Мк=29640*1,35=40014 г.

10. Расход электроэнергии А, кВт*ч, определяется по формуле:

А= ,

Где U_д=U_c – напряжение дуги, В,

η – КПД источника питания,

W₀ – мощность источника питания, работающего на холостом ходе, кВт.

А_з=

А_к=

 

Работу выполнил студент гр. МС-14-Д Кучеров Антон Игоревич

Работу проверил старший преподаватель Подрезов Николай Николаевич

Дата, подпись

 

---

Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 1121; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!