1 Ручне дугове зварювання

Завдання: Ручне дугове зварювання

Виготовлення опорного кільця буксового вузла візка КВЗ-5: зварювання диска кутовим швом Б по всьому периметру; катет шва 5 мм.

Марка сталі: Ст3

Тимчсасовий опір: _в - 50кгс/мм²

1. Накреслити ескіз і вказати на ньому місця зварювання або наплавлення

2. перелічити основні операції технологічного процесу зварювання або наплавлення;

3. вибрати параметри режиму дугового зварювання (наплавлення) та зварювальні матеріали;

4. вибрати основне зварювальне устаткування і навести його технічну характеристику;

5. визначити для деталі:

а) повний час зварювання (наплавлення), год;

б) витрату присадочних матеріалів, кг;

в) витрату електроенергії, кВт^.год;

6) призначити метод контролю якості зварювання (наплавлення) без опису його сутності.

Розв'язання завдання

При ручному дуговому зварюванні кут оброблення шва, утворений двома зістикованими крайками (рис. 1, д) [1], складає 55±3 (при цьому зазор b_з і притуплення крайок h_п для листів товщиною більш ніж 3 мм змінюються в межах 03 мм). Таку підготовку крайок застосовують при зварюванні листів товщиною до 18 20 мм.

Тонкі шви (кутові при катеті шва до 6 8 мм) зварюють, як правило, за один прохід (шар). Катет шва 5 мм.

Перетин першого шару (проходу) визначається по формулі:

F₁=(6 8)d_е, (1.1)

F_{1= ______________} мм².

Діаметр електрода вибирається в залежності від товщини елементів які зварюються, типу зварного з'єднання і положення шва в просторі За таблицею 2 [ 1 ] визначаємо діаметр електроду:

d_е = 5 мм.

При виборі типу і марки електрода необхідно виходити насамперед з вимог, пропонованих до якості зварних швів або наплавлення.

У даний час для зварювання широко застосовуються високопродуктивні електроди, у тому числі такі що містять в складі обмазки залізний порошок. За таблицею 3 [ 1 ] обираємо марку електрода: АНО-5.

Для оцінки продуктивності електродів порівнюємо значення коефіцієнта наплавлення _н з групи електродів, що забезпечують задані механічні властивості металу шва.

_н = 10 г/(А^.год).

Силу зварювального струму розраховуємо за формулою:

I_зв = Кd_е (1.2)

де К — коефіцієнт, рівний 25 60;

d_е — діаметр електрода, мм.

Коефіцієнт К в залежності від діаметра електрода d_е приймається рівним: 45 А/мм.

Силу зварювального струму, яка розрахована по формулі, корегуємо з урахуванням товщини елементів, що зварюються, типу з'єднання і положення зварювання в просторі.

I_зв =______________А

Вибираючи рід струму, враховуємо економічні й експлуатаційні переваги перемінного струму перед постійним.

Рід струму: переміний

Для визначення орієнтованої довжини дуги l_д, мм, користуємось формулою:

l_д= (0,5 1,1)d_е, (1.3)

де d_е— діаметр електрода, мм.

Довжина дуги впливає на якість наплавленого металу і геометричну форму шва. При довгій дузі погіршується захист зварювальної ванни і метал шва інтенсивно насичується киснем і азотом повітря. Зі збільшенням довжини дуги збільшується розбризкування металу й у шві можуть з'явитися пори.

Для більшості марок електродних покрить, використовуваних при зварюванні вуглецевих і легованих конструкційних сталей, напруга дуги U_д =22 28 В.

Напруги дуги U_д = 22 В.

Розрахунок швидкості зварювання (швидкість переміщення електрода при укладанні одного шару валика багатошарового шва), м/ч, виробляється по формулі:

v_св= _н^. І_зв/ 100 F_н(с)^. (1.4)

де  _н— коефіцієнт наплавлення, г/(А^.год);

F_н(с) — площа поперечного перетину шва F_н при однопрохідному зварюванні (або одного шару валика F_н(с) при багатошаровому шві), см²;

 — щільність металу електрода, г/см².

Коефіцієнт наплавлення  _н вибирається в залежності від марки електрода по табл. 3 [ 1 ]. _н =

v_{св =________________________} м/ч,

Маса наплавленого металу розраховується по формулі

G_н=F_нL (1.5)

де F_н — площа наплавлення (поперечний перетин оброблення шва, включаючи його посилення), см²;

L — довжина шва, см;

 — щільність металу, для сталі =7,8 г/см³.

G_н=______________________ г

Час горіння дуги, год., розраховується по формулі

t = G_н / _н^. І_зв (1.6)

t= ___________год

Приблизно повний час зварювання Т, год. , можна визначити по формулі

T = t / К_п (1.7)

де t — час горіння дуги, год;

К_п — коефіцієнт використання зварювальної поста, який можна прийняти для ручного зварювання 0,5 .

T =___________ год

Витрата електродів для ручного зварювання і наплавлення можна визначити, скориставшись даними, поміщеними в табл. 3 [ 1 ].

Витрата електроенергії А, кВт×год на 1 кг наплавленого металу розраховується по формулі:

А = t + ₀ (Т – t) (1.8)

де U_д напруга дуги, В (при зварюванні електродами прийняти 22 28 В);

I_зв — зварювальний струм. А;

 — КПД джерела струму;

₀ — потужність, що витрачається джерелом струму при роботі на холостого ходу, кВт;

t і T — відповідно час горіння дуги і повний час зварювання, год.

Дані для визначення значень і _o визначаемо з табл. 4 [ 1 ].

Рід струму: перемінний; = 0,8; _о = 0,2 кВт.

А=__________________ кВт×год

Вибір основного зварювального устаткування, до якого відносяться джерела струму, що живлять дугу, зробемо після визначення параметрів режиму зварювання у додатку 1 [ 1 ].

При струмі I_зв = 500 А вибирємо трансформатор ТДМ-503.

Метод контролю:

Опорне кільце буксового вузла візка КВЗ-5 (зварювання диска) працює у складних умовах, витримуючи ударні і знакозмінні навантаження. Обраний метод контролю __________ повинен забезпечувати можливість виявлення прихованих дефектів (тріщин, непроварів і ін.) досить небезпечних з погляду концентрації напруг.