Краткие теоретические сведения
Сварка – технологический процесс получения неразъемных соединений различных материалов: металлов и сплавов, керамических материалов, пластмасс.
Сущность процесса сварки заключается в создании условий для сближения свариваемых заготовок на расстояние действия межатомных сил. В обычных условиях такому сближению мешают неровности, оксидные пленки, загрязнения на поверхности соединяемых деталей. Поэтому требуется определенная энергия для активизации атомов свариваемых металлов. Эта энергия сообщается извне в виде электроиагнитного излучения или механического воздействия, которые повышают активность и диффузионную подвижность атомов.
В зависимости от способа передачи этой энергии все виды сварки делятся на две группы, таблица 15:
- сварка плавлением (образование сварного соединения происходит за счет создания общей ванны расплавленного металла);
- сварка давлением (в результате пластической деформации происходит сближение атомов на расстояние действия межатомных сил).
Таблица 15 - Классификация методов сарки
| Процесс сварки | Метод сварки |
| Сварка плавлением (термический) | электродуговая (электрошлаковая), газовая, плазменная, электронно-лучевая, лазерная, термитная |
| Сварка давлением (термомеханический) | контактная, диффузионная, холодная, взрывом, ультазвуковая, трением |
Ручная дуговая сварка. Сущность процесса, оборудование, материалы.
|
|
|
Дуговая сварка относится к сварке плавлением, где в качестве источника энергии используется тепло электрической дуги. Электрическая дуга представляет собой мощный стабильный разряд электричества в атмосфере ионизированных газов.
Дуга горит между электродами, как правило, одним из электродов является свариваемая заготовка. Схема сварочной дуги представлена на рисунке 5.
Рисунок 5 – Схема сварочной дуги постоянного тока прямой полярности
Сварочная дуга состоит из котодного пятна 2, которое образуется на электроде 1, столба дуги 3, анодного пятна 4, образующегося на аноде (изделии 5). Катодом является плавящийся электрод, анодом - свариваемая заготовка. При обратной полярности катодом является изделие, а анодом электрод. Применяется также дуга переменной полярности (при использовании переменного тока).
Полная тепловая мощность дуги Q, Вт, определяется по формуле 15:
| (16) |
где К - коэффициент, учитывающий потери тепла;
Iсв – сила сварочного тока, А;
UД – напряжение дуги, В.
Коэффициент К, учитывает потери тепла при использовании различных способов сварки, типов электродов и т.д. На практике величина Кможет колебаться от 0,9 до 0,5.
|
|
|
Оборудование для ручной дуговой сварки: источник электропитания; электрододержатель с гибким кабелем; электроды; средства защиты от светового и ультрафиолетового излучения дуги и капель расплавленного металла (защитный щиток или шлем с затемненным стеклом).
Источники питаниядля ручной дуговой сварки могут быть как постоянного тока (выпрямители, сварочные генераторы), так и переменного тока (понижающие трансформаторы).
Электродыдля ручной дуговой сварки представляют собой металлические проволочные стержни с нанесенным на их поверхность слоем специального покрытия. Стандарт предусматривает 77 марок проволоки диаметром от 0,2 до 12 мм. По составу стальную электродную проволоку разделяют на три группы: углеродистую, легированную и высоколегированную. Обозначение марки проволоки состоит из букв и цифр, например Св - 08 или Св-З0ХГСА. Первые две буквы "Св" определяют назначение проволоки - "сварочная", а следующие за ними цифры и буквы аналогичны обозначениям, принятым для сталей.
Электродное покрытие состоит из многих компонентов и должно обеспечивать хорошую ионизацию дуги, защиту металла сварочной ванны от воздействия кислорода воздуха, раскисление, легирование и т.д.
|
|
|
Согласно ГОСТ 9467-75 для сварки конструкционных углеродистых и легированных сталей предусмотрено 14 типов электродов (Э 38, Э-150). Здесь буква Э означает электрод для дуговой сварки, а следующие за ней цифры - временное сопротивление разрыву наплавленного металла в кгс/мм2. Для сварки легированных теплоустойчивых сталей предусмотрено 9 типов электродов (Э-09М, Э09МХ и др.), отличающиеся химическим составом наплавленного металла. Для сварки высоколегированных сталей, согласно ГОСТ 10052-75, электроды классифицируются по химическому составу и механическим свойствам наплавленного металла.
Помимо типа электрода, важной характеристикой является его марка, которая определяет состав покрытия, род и полярность тока, возможность сварки в различных пространственных положениях, каждому типу электрода соответствует одна или несколько марок.
Схема процесса ручной дуговой сварки представлена на рисунке 6.
Зажигание электрической дуги 8между электродом и свариваемыми заготовками производится прикосновением конца стержня электрода 7 к свариваемому изделию 1и последующим быстрым отводом электрода на расстояние З-6 мм. Под действием тепла дуги происходит расплавление кромок свариваемых заготовок, а также электродного или присадочного металла, который в виде капель переходит в ванну основного расплавленного металла и смешивается с ним, образуя, так называемую, металлическую ванну 9.Вместе со стержнем электрода плавится и его покрытие 6,при этом вокруг дуги образуется газовая среда 5, а на поверхности расплавленного металла - жидкая шлаковая ванна 4,защищающая его от вредного влияния атмосферы. Металлическая и шлаковая ванны вместе образуют сварочную ванну. В процессе сварки, по мере оплавления электрода, последний постепенно опускают для поддержания постоянной длины дуги, а также перемещают его вдоль оси шва со скоростью Vce При этом ранее образовавшаяся металлическая ванна, остывая, затвердевает, образуя сварной шов 3, а шлаковая ванна, остывая, превращается в шлаковую корку 2.
|
|
|
| 1 – свариваемое изделие; 2 – шлаковая корка; 3 – сварной шов; 4 – жидкая шлаковая ванна; 5 – газовая среда; 6 – покрытие электрода; 7 – стержень электрода; 8 – электрическая дуга; 9 – металлическая ванна. |
| Рисунок 6 - Схема ручной дуговой сварки металлическим покрытым электродом | |
1.2 Расшифровка марок электродов
Структура условного обозначения электродов по ГОСТ 9466-75 представлена на рисунке 7
Рисунок 7 – Условное обозначение электродов по ГОСТ 9466-75
|
| – | тип электрода; |
|
| – | марка электрода; |
|
| – | диаметр электрода, мм; |
|
| – | назначение электрода; |
|
| – | толщина покрытия электрода; |
|
| – | международное обозначение плавящегося покрытого электрода; |
|
| – | группа индексов, указывающих характеристики металла; |
|
| – | вид покрытия; |
|
| – | пространственное положение; |
|
| – | род тока, полярность; |
|
| – | обозначение ГОСТа |
Пример расшифровки марки электрода: 
1 – тип электрода: Э50А - для сварки углеродистых и низколегированных сталей с пределом прочности при разрыве 50 кгс/мм2, "А" указывает, что металл шва имеет повышенные свойства по пластичности и ударной вязкости;
2 – марка электрода: УОНИ-13/55;
3 – диаметр электрода: 5,0 мм;
4 – назначение электрода: У - для сварки углеродистых и низколегированных сталей с пределом прочности при растяжении до 588 МПа (60 кгс/мм2);
5 – коэффициент толщины покрытия: Д - с толстым покрытием (1,45<D/d≤1,8);
Е –международное обозначение плавящегося покрытого электрода;
6 – предел прочности при растяжении: 51 - 510 МПа (52 кгс/мм2); относительное удлинение: 4 - 20%; минимальная температура, при которой ударная вязкость металла шва составляет не менее 34 Дж/см2 (3,5 кгс·м/см2): 4 - -30°С;
7 – вид покрытия: Б - основное;
8 – допустимые пространственные положения: 2 - для всех положений, кроме вертикального "сверху-вниз";
9 – сварочный ток: 0 - сварка постоянным током обратной полярности;
10 – государственный стандарт ГОСТ 9466-75 «Электроды покрытые металличечкие для ручной дуговой сварки и наплавки. Классификация и общие технические условия»
Выбор режима сварки
Режим обусловливает характер протекания процесса сварки и обеспечивает получение сварного шва заданной формы и размеров. Все определяется диаметром, типом и маркой электрода, коэффициентом наплавки, родом, полярностью и силой тока, напряжением дуги, скоростью сварки, углом наклона и движения электрода, массой наплавленного металла. Диаметр электрода выбирается в зависимости от толщины свариваемого металла. При сварке в нижнем положении для выбора диаметра электрода можно пользоваться таблицей 17.
Таблица 17 - Выбор диаметра стержня электрода по толщине свариваемого металла
| Толщина свариваемого металлаS, мм | до 1,5 | 2 | 3 | 4-5 | 6-8 | 9-12 | 13-15 | 16-20 | св. 20 |
| Диаметр стержня электрода d, мм | 1; 1,6 | 2 | 3 | 3-4 | 4; 5 | 4; 5 | 5 | 5; 6 | 6;8 |
Сила сварочного тока Iсв, А, рассчитывается по формуле 16:
| (17) |
где Dэ – диаметр электрода, мм;
k – коэффициент, зависящий от диаметра электрода и типа покрытия.
Таблица 16 - Значения опытного коэффициента в зависимости от диаметра электрода
| Диаметр электрода Dэ, мм | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| Опытный коэффициент, k | 25… 30 | 30… 45 | 45…50 | 50…55 | 55…60 |
При сварке горизонтальных и вертикальных швов сила тока уменьшается на 10-15%, а потолочных — на 15-20%.
Род тока и полярность выбираются в зависимости от марки свариваемого металла, его толщины, марки электрода, назначения конструкции. Сварка на постоянном токе обратной полярности применяется для тонкостенных заготовок и высоколегированных сталей с целью исключения их перегрева. Сварку углеродистых сталей обычно выполняют на переменном токе. Напряжение для устойчивого горения дуги U Д, В, определяется по формулам:
| (18) | |
| или | ||
| (19) |
где Uка = 20-22 — суммарное падение напряжения на катоде и аноде, В;
Ес = 3,3-3,8 — градиент напряжения (напряженность) в столбе руги. В/мм;
L = (0,5-1)*dэ— длина дуги, мм;
I — сварочный ток.
Порядок выполнения работы
2.1 Ознакомиться с процессом зажигания и строением электрической сварочной дуги.
2.2 Изучить обозначение покрытых электродов (приложение Б). Расшифровать обозначение электродов (таблица 17).
Таблица 17 - Обозначение электродов
| Обозначение электрода | Тип | Марка | Диаметр электрода | Назначение электрода | Толщина покрытия | Вид покрытия | Допустимое пространственное положение |
| |||||||
| |||||||
| |||||||
|
2.3 Выбрать режим сварки стали, полученные результаты занести в таблицу 18.
Таблица 18 - Таблица результатов
| Марка свариваемого металла | Толщина свариваемого металла, мм | Тип, марка электрода | Диаметр электрода | Сила сварочного тока, А | Напряжение горения дуги, В |
| Ст3 | 5 | ||||
| Сталь10 | 10 | ||||
| 15МХ | 3 | ||||
| 2Х18Н9Т | 4 | ||||
| 08Х18Н10 | 12 | ||||
| 15Х1М1Ф | 10 |
Содержание отчета
В отчете должны быть изложены:
1) номер практической работы;
2) тема практической работы;
3) цель работы;
4) зарисованная структура условного обозначения электродов;
5) таблицы с результатами работы;
6) выводы.
Контрольные вопросы.
1 Сущность процесса сварки.
2 Сварка плавлением методы.
3 Технология ручной дуговой сварки.
4 Классификация электродов для ручной дуговой сварки.
5 Типы сварных соединений.
Практическая работа №5
«Решение задач по расчету режимов резания при точении, фрезеровании, сверлении и строгании»
Цель работы: приобретение практических навыков решения задач по расчету режимов резания
Материально-техническое обеспечение:
1 Методические указания.
2 Калькулятор.
Дата добавления: 2019-07-17; просмотров: 261; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!