Задача №3

Расчитать параметры режима шовной сварки листов стали 12Х18Н10Т толщиной δ=1,0 мм и δ=2,0 мм. Выбрать марку машины.

РАСЧЁТ:

Основными параметрами режима шовной сварки являются:

Пара-метр

Iсв; кА

Fсж; кН

t имп; сек

t пауз; сек

t ц; сек

м

Vсв; мм/с

Iш.; кА

Rш; мкОм

Rэкв.; мкОм

I2; кА

U2; В

Ток во вторичной обмотке трансформатора для шовной сварки рассчитывается аналогично сварочному току для точечной сварки:

I₂= I_св+ I_ш.

Все формулы для расчётов необходимых параметров и справочные данные для расчёта I_св будут такими же, как при расчётах для точечной сварки, кроме значения d_я=d_т.шва и t_св= t_имп.

Время сварки рассчитываем по следующей формуле:

t_имп = 0,03· (1+δ²) = 0,03·[1+(2·10^-3)² ·10⁶] = 0,15 сек.

Длительность паузы опредилится по соотношению:

= 0,4;

= = =0,38 сек.

Тогда время цикла находится как сумма времени сварки и длительность сварочной паузы:

t_ц = t_имп+ t_пауз=0,15+0,38=0,53

Расчитываем диаметр ядра d_я= d_т.шва

d_т.шва= 1,15· d_шва ;

где d_шва= 4,5·10^-3-ширина сварочного шва, берётся в зависимости от толщины свриваемых пластин (табл 2.1 Приложения);

d_т.шва= 1,15·4,5·10^-3=5,2·10^-3 м.

Теплота Q_ээ, выделяемая при протекании сварочного тока через участок «электрод-электрод», находим как для точечной сварки:

Q_ээ= Q₁+Q₂+Q₃.

Все слагаемые находим с учётом рассчитанных выше времени сварки и диаметра сварного ядра:

Q₁= ·(δ₁+ δ₂)·с·γ·Т_пл;

где d_я =5,2 ·10^-3 м

с=462Дж/кгº·С – теплоёмкость свариваемого металла, по марочнику сталей (Приложение 1 табл. П.1);

γ = 7900 кг/м³- плотность свариваемой стали, по марочнику сталей

(Приложение 1 табл. П.1);

Т_пл= 1800ºС – температура плавления свариваемой стали, выбирается по марочнику сталей (Приложение 1 табл. П.1);

Q₁= ·(δ₁+ δ₂)·с·γ·Т_пл =

·(1+2)·10^-3·462·7900·1800 = 418Дж.

Q₂= k₁·π·Х₂·( d_я+Х₂)·(δ₁+ δ₂)· γ·с· ;

где k₁=0,8 –коэф, учитывающий, что средняя температура кольца несколько ниже ср. t^º

Х₂- ширина кольца, окружая ядро

Х₂=1,1· =1,1· =0,0042 м

Q

1800

₂ =0,8·3,14·0,0042·(0,0052+0,0042)·(1+2)·10^-3·7900·462· =488,65 Дж

Q₃= 2·k₂· ·Х₃· γ_э·с_э· ;

где k₂=1,5 –коэффициент, учитывающий форму электрода

(в данном случае электрод конический)

γ_э=8,9 ·10³ кг/м³=8900 кг/м³ – плотность медного электрода

с_э=371 Дж/кг·ºС-теплоёмкость медного электрода

Х₃- ширина кольца определяется временем сварки и температуропроводностью

Х₃=3,3· =3,3· =0,012 м

Q

1800

₃ = 2·1,5 =567 Дж.

С учётом полученных значений рассчитываем действующее значение сварочного тока при шовной сварке по формуле:

Q_ээ= Q₁+ Q₂+ Q₃=418+488,65+567=1473,65 Дж.

С учётом полученных значений рассчитываем действующее значение свпрочного тока при шовной сварке по формуле:

I

1473,65

_св= = 5 661А=5,6 кА.

Ток шунтирования при шовной сварке рассчитываем по формуле:

I_ш= I_св· =5,1 = 4,0 кА.

Ток во вторичной обмотке трансформатора рассчитываем по формуле:

I₂= I_св+ I_ш=5,6+4,0=9,6 кА

С

5,6

опротивление шунта определится по формуле:

R_ш= R_{д кон} · =110·10^-6· =154·10^-6 Ом =154 мкОм.

Э

154

квивалентное сопротивление:

= = 64,1 мкОм

Напряжение на вторичной обмотке трансформатора:

U₂= I₂·R_экв=9,1·10³·64,1·10^-6=0,58В

Для расчёта усилия сжатия между роликами воспользуемся следующей формулой:

F_сж=2·(500+2·10^-6 ·δ) =2·(500+2·10^-6 ·1·10³) =10,4 кН

Шаг между точками:

a = 2,5·1·10^-3=2,5·10^-3м.

Скорость сварки:

V_св.= = =4,7·10^-3м/с

Расчитанные параметры шовной сварки заносим в таблицу:

Па-ра-метр	Iсв; кА	Fсж; кН	t имп; сек	t пауз; сек	t ц; сек	м	Vсв; мм/с	Iш.; кА	Rш; мкОм	Rэкв.; мкОм	I2; кА	U2; В
Зна-че-ние	5,6	10,4	0,15	0,38	0,53	0,0025	0,004	4,0	154	64,1	9,6	0,58

Для полученных параметров можно использовать универсальную машину шовной сварки МШ-3201 однофазная переменного тока

Циклограмма усилия и тока, используемая в данном случае:

F_{с в}

S_V

I_св.

S_V-перемещение роликов

Ю

ЖНО-УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ЗАОЧНЫЙ ИНЖЕНЕРНО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

Контрольная работа

по дисциплине «Основы сварки давлением»

Выполнил студент гр 519: Костицын К.В.

Проверил преподаватель: Осипов А.М.

Челябинск 2010 г.