Работа № 2

ВЫБОР РЕЖИМОВ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ГАЗОВОЙ СВАРКИ

Цель работы:

1. Освоить методику выбора режимов газовой сварки сталей.

2. Исследовать влияние режимов газовой сварки на технико-экономические показатели процесса и геометрические размеры шва.

Содержание работы

Производительность процесса сварки и качество получаемого сварного соединения, прежде всего, определяется правильным выбо­ром основных параметров режима сварки: способа сварки, мощности пламени и коэффициента его регулировки, диаметра присадки.

Различают левый и правый способы ручной газовой сварки. При левом способе сварку ведут справа налево таким образом, что пламя направляется вперед на еще не сваренные кромки основного металла и располагается между сваренным участком шва и присадоч­ным прутком (рис. 2.1). При правом способе сварку ведут слева направо, направляя пламя в сторону уже сваренного участка шва и располагая присадочный пруток между пламенем и сваренным участком шва (рис. 2.2).

Рис.2.1

Рис.2.2

При правом способе сварки достигается лучшее качество шва, поскольку последний лучше защищен пламенем от окружающего воздуха и медленно остывает. Однако, с точки зрения обеспечения наивысшей производительности процесса, при сварке сталей толщиной до 5 мм применяют левый, а при больших толщинах - правый способ сварки.

На качество и производительность процесса существенно влия­яет мощность пламени, определяемая количеством горючего, сжигаемого в единицу времени(обычно л/ч). Практикой установлено, что необходимая для сварки мощность пламени пропорциональна толщине свариваемого металла.

, л/ч (2.1)

где - толщина свариваемого металла, мм;

- коэффициент пропорциональности, равный в случае сварки углеродистой стали левым способом 100÷130, а для правого способа - 120÷150 л/ч мм.

Каждому номеру сменного наконечника горелки соответствует свой расход ацетилена, т.е. своя мощность пламени. Вычислив по формуле (2.1) расход ацетилена, по таблицам подбирают соответствующий этому расходу номер наконечника.

По характеру сварочное пламя может быть нормальным, окислительным и науглероживающим.

Нормальное пламя получается тогда, когда соотношение смеси . При значении пламя становится окислительным. Избыточный кислород в этом случае окисляет железо, а также примеси, находящиеся в стали. Ядро пламени укорочено и застроено и приобретает менее резкие очертания. При сварке таким пламенем интенсивно выгорает углерод, что приводит к образованию газовых пор в шве. Выгорание марганца и кремния способствует образованию шлаковых включений и снижению механических свойств шва.

При значении пламя становится науглероживающим. Ядро пламени увеличивается, приобретает расплывчатые очертания, размеры факела возрастают, что объясняется неполным сгоранием ацетилена. Применение науглероживающего пламени снижает производительность сварки, способствует науглероживанию и обогащению сварочной ванны водородом. При этом жидкий металл кипит, образуя в шве газовые поры.

Диаметр присадочной проволоки при сварке левым способом приближенно определяют по формуле:

, мм (2.2)

а при правом способе

, мм (2.3)

Эффективность процесса сварки оценивается производительностью процесса ( ), потерей металла на угар и разбрызгивание ( ), к.п.д. наплавки ( ) и к.п.д. проплавления ( ), определяемым по следующим формулам:

; (2.4)

; (2.5)

; (2.6)

, (2.7)

где - количество наплавленного металла, г;

- количество расплавленного присадочного металла, г;

- время сварки, с;

- скорость сварки, см/с;

- длина шва, см;

- удельный вес металла (принимается 7,8 г/см³);

- удельное теплосодержание расплавленного металла (принимается равным 1440 Дж/г);

, - площадь наплавки и проплавления соответственно, см²;

При сварке встык без разделки кромок

. (2.8)

При сварке с -образной подготовкой кромок

, (2.9)

где - ширина шва, см;

- высота усиления шва, см;

- толщина свариваемого метала, см;

- величина притупления, см;

- угол раскрытия кромок, град.

Оборудование и материалы:

1. Пост газовой сварки (горелка с полным комплектом наконечников).

2. Ротаметры РС-3 или РС-5 (2 шт.).

3. Весы с разновесами (1 шт.).

4. Термометр комнатный (1 шт.).

5. Секундомер (1 шт.).

6. Линейка металлическая (1 шт.).

7. Механическая пила по металлу (1 шт.).

8. Наждачный круг (1 шт.).

9. Наждачная бумага.

10. Реактивы для травления шлифов.

11. Пластины из низкоуглеродистой стали

размером 50х250 мм (2 шт.).

100х100 мм толщиной 3-6 мм (4 шт.).

12. Присадочная проволока Св-08А м.

Порядок выполнения работы

Работа выполняется двумя звеньями по 5-6 человек на двух рабочих местах. Одно звено изучает влияние мощности пламени на технико-экономические показатели процесса и размеры, свойства швов. Второе – влияние способа сварки на эти же характеристики, а также состава пламени на свойства шва. По завершении работы звенья меняются местами.

А. Изучение влияния мощности пламени

1. Собрать газосварочный пост с включением в магистраль кислорода и ацетилена ротаметров.

2. Произвести зачистку и сборку пластин, как это показано на рис.2.3.

3. По формуле (2.1) рассчитать мощность пламени и выбрать номер наконечника, а по формуле (2.2) – диаметр проволоки.

4. Произвести взвешивание пластин и присадочной проволоки.

Рис.2.3

5. Установить наконечник в ствол горелки и перпендикулярно стыку произвести наплавку валика левым способом. Засечь время сварки.

6. Очистить поверхность пластин от брызг и шлака и произвести взвешивание пластин и остатков проволоки.

7. Установить сменные наконечники на один номер меньше и на один номер больше и произвести наплавку второго и третьего валков, фиксируя время сварки. При этом скорость сварки должна оставаться при мерно равной первому случаю. Для каждого опыта выполнить операции по п.6.

8. Замерить длину каждого из трех валиков.

9. Сломать или разрезать стык и определить размеры сечений наплавленных валиков.

10. Выяснить влияние мощности пламени на технико-экономические показатели и геометрические размеры валиков.

При выполнении каждого опыта необходимо определить:

- скорость сварки;

- производительность сварки (2.4);

- потери металла на угар и разбрызгивание (2.5);

- расход газов на 1 кг наплавленного металла;

- размеры сечения наплавленных валиков;

- КПД наплавки (2.6);

- КПД проплавления (2.7).

11. Результаты замеров и расчетов занести в табл.2.1.

Б. Исследование влияния способа сварки и состав газового пламени

1. Собрать встык без зазора и прихватить по краям две пластины (рис.2.3).

2. Вычислить по формуле (2.1) необходимую мощность пламени для левого и правого способов сварки, выбрать соответствующие номера наконечников и подобрать по формулам (2.2) и (2.3) диаметр присадочных проволок.

3. Произвести взвешивание пластин и поволоки.

4. Перпендикулярно стыку произвести наплавку двух валиков: один левым способом, а другой – правым. Засечь время сварки.

5. После каждого опыта взвесить пластины и остаток проволоки. Определить длину валиков.

6. Сломать и разрезать стык и определить геометрические размеры поперечного сечения швов:

- скорость сварки;

- производительность сварки (2.4);

- потери металла на угар и разбрызгивание (2.5);

- расход газов на 1 кг наплавленного металла;

- размеры сечения наплавленных валиков;

- КПД наплавки (2.6);

- КПД проплавления (2.7).

7. Результаты замеров и расчетов занести в табл.2.2.

8. Зачислить до металлического блеска кромки двух пластин, собрать их встык с зазором 2 мм прихватки и разметить мелом три равные участка, как показано на рис.2.4.

Рис.2.4

9. Произвести сварку первого участка пламенем нормальной регулировки, второго – окислительным, третьего - науглероживающим.

10. Осмотреть швы по внешнему виду.

11. Разрушить соединения на прессе и рассмотреть излом всех трех участков, подсчитав количество пор и шлаковых включений на каждом участке. Обратить внимание на величину зерен в изломе.

12. Результаты наблюдений занести в табл.2.3.

Таблица 2.1

Способ сварки	Мощность пламени, л/ч	№ наконечника	Диаметр присадки, мм	Масса пластины, г		Масса проволоки, г		Масса наплавленного металла , г	Масса расплавленного металла , г	Время сварки , с	Длина валика , см	Скорость сварки, см/с	Производитель. сварки, кг/ч
				до сварки	после сварки	до сварки	после сварки
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14

П родолжение таблицы 2.1

Потери на угар и разбрызгивание, %	Расход ацетилена, л/ч	Расход кислорода, л/ч	Удельный расход, л/кг		Размеры шва					, %	, %	Внешний вид шва
			ацетилена	кислорода	ширина, см	высота усиления, см	глубина проплавления, см	, см²	, см²
15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27

Таблица 2.2

Способ сварки	Мощность пламени, л/ч	№ наконечника	Диаметр присадки, мм	Масса пластины, г		Масса проволоки, г		Время сварки , с	Длина валика , см	Скорость сварки, см/с	Производитель. сварки, кг/ч
				до сварки	после сварки	до сварки	после сварки
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12

Продолжение таблицы 2.2

Размеры шва					, %	, %	Внешний вид шва
ширина, см	высота усиления, см	глубина проплавления, см	, см²	, см²
13	14	15	16	17	18	19	20

Таблица 2.3

№ участка	Характер пламени	Оценка внешнего вида шва	Обнаруженные дефекты шва
1	Нормальное
2	Окислительное
3	Науглероживающее