Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Омский государственный технический университет»

Теория сварочных процессов

Методические указания к практическим занятиям

Омск

Издательство ОмГТУ

2009

Составитель Б. Е. Лопаев, канд. техн. наук, доцент кафедры «Оборудование

и технология сварочного производства»

В настоящих методических указаниях приведены задачи по расчету тепловых и металлургических процессов, протекающих при сварке плавлением. Предназначены для практических занятий по дисциплине «Теория сварочных процессов».

Рекомендованы для студентов дневной и заочной форм обучения по специальности 150202 «Оборудование и технология сварочного производства» и направлению 150400 «Технологические машины и оборудование» дневной формы обучения.

Печатается по решению редакционно-издательского совета

Омского государственного технического университета

© Омский государственный

технический университет, 2009

Введение

Выполнение количественных расчетов различных сварочных процессов способствует развитию навыков активного использования теоретических знаний, полученных студентами на лекциях и при самостоятельной работе с научной литературой.

Любое явление может быть понято более глубоко, если можно произвести расчеты его отдельных звеньев и выразить физико-химические условия осуществления этих процессов в количественной форме. Поэтому освоение таких расчетов способствует более глубокому изучению каких-либо явлений, протекающих при сварке.

В результате расчета сварочных процессов студенты приобретают навыки нахождения правильного решения поставленных задач с доведением ответа до количественного результата, пользования справочной литературой, применения вычислительной техники при решении сложных задач.

В представленных методических указаниях рассмотрены тепловые и металлургические процессы, изучаемые по дисциплине «Теория сварочных процессов». Условия задач по этим разделам основываются на математических зависимостях [1, 3, 4, 5, 6]. Приведены расчеты нагрева и плавления основного и присадочного металлов, термических циклов, процессы легирования металла сварочной ванны.

Задача 1

Рассчитать долю участия основного металла в металле шва при ручной дуговой сварке встык низкоуглеродистой стали толщиной 0,006 м электродом диаметром 0,005 м на номинальном токе, если коэффициент наплавки α_н составляет 2,2·10^-6 кг/Ас (0,8 г/Ач), а скорость сварки 0,00277 м/с (10 м/ч).

Решение. Доля участия основного металла в металле шва может быть рассчитана по формуле

, (1)

где – площадь проплавления основного металла, м²;

– площадь наплавки, м².

, (2)

где – эффективная тепловая мощность, Дж/с;

– скорость сварки, м/с;

– удельная энтальпия единицы объема расплавленного металла, включая скрытую теплоту плавления (для низкоуглеродистой стали = 10 455 МДж/кг);

– термический КПД проплавления ( = 0,25…0,40).

, (3)

где I_д – ток дуги, А;

U_д – напряжение дуги, В;

– эффективный КПД дуги (для ручной дуговой сварки = 0,7).

, (4)

где – коэффициент наплавки, (кг/А∙ с);

– плотность металла, кг/ (для низкоуглеродистой стали = 7,8∙10³ кг/м³).

Сварочный ток подбирается по формуле

, А, (5)

где d – диаметр электрода, мм.

Напряжение дуги для расчета принять равным 24…28 В.