Томский политехнический университет
Кафедра ОТСП
Пояснительная записка
к курсовому проекту по курсу:
” Технологические основы сварки плавлением”
Выполнил: Куницын И.А
Принял: Трущенко Е.А
Томск 2003
ЗАДАНИЕ
Вариант 15.
Материал Ст3пс.
Катет шва для ручной дуговой сварки = 10 мм.
Катет шва для сварки под флюсом = 10 мм.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 5
1.ОЩАЯ ЧАСТЬ 7
1.1.Материал сварной конструкции 7
1.2 Оценка технологической свариваемости 8
1.3 Описание способов сварки 10
1.3.1 Дуговая сварка покрытыми электродами 10
1.3.2 Сварка под флюсом 11 1.4 Выбор сварочных материалов 13
1.4.1 Дуговая сварка покрытыми электродами 13
1.4.2 Сварка под флюсом 17
1.5 Расчет режимов сварки и размеров шва 18
1.5.1 Ручная дуговая сварка 18
1.5.2 Сварка под флюсом 21
1.6 Расчёт химического состава шва, физических характеристик металла шва 27
1.6.1 Расчёт химического состава шва 27
1.6.2. Расчет физических характеристик металла шва 28
1.7 Расход сварочных материалов 30
1.8 Выбор источника питания 31
1.8.1 Источник питания для ручной дуговой сварки 31
1.8.2 Источник питания для сварки под флюсом 33
2. ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ СБОРКИ И СВАРКИ 34
2.1.Подготовительные операции 34
2.2.Технология сборки 34
2.3 Технология сварки 35
2.3.1 Технология ручной сварки металлическим электродом 35
2.3.2 Автоматическая сварка под флюсом угловых швов 36
3.СВАРОЧНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ И ДЕФОРМАЦИИ, МЕТОДЫ БОРЬБЫ С НИМИ 38
3.1 Деформация и напряжения при сварке тавровых сечений 39
3.2 Меры борьбы со сварочными деформациями и напряжениями 40
3.2.1 Влияние методов сварки и направления выполнения швов на остаточные деформации 40
3.2.2 Влияние искусственного интенсивного охлаждения, подогрева и пластической деформации растяжения на остаточные деформации 41
3.2.3 Способы полного снятия напряжений 42
3.2.4 Способы исправления деформированных деталей 42
4.ДЕФЕКТЫ СВАРНЫХ ШВОВ 44
5.ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ СВАРОЧНЫХ РАБОТ 48
Предотвращение опасности поражения электрическим током 48
Предотвращение опасности поражений лучами электрической дуги 49
5.3 Предотвращение опасности поражения брызгами расплавленного металла и шлака 49
5.4 Предотвращение опасности взрывов 50
Предотвращение пожаров от расплавленного металла и шлака 51
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 52
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 53
ВВЕДЕНИЕ
Сваркой называется технологический процесс получения неразъемного соединения посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве, или пластической деформации, или совместном действии того и другого.
Сварка – один из наиболее широко распространенных технологических процессов. С помощью сварки соединяют между собой различные металлы, пластмассы, стекла и разнородные материалы. Основное применение находит сварка металлов и сплавов при сооружении новых конструкций, ремонте различных изделий, машин и механизмов, создание двухслойных материалов. Сварить можно металлы любой толщины. Прочность сварного соединения, в большинстве случаях, не уступает прочности целого металла. Сварку можно выполнять на земле и под водой, в любых пространственных положениях. Возможно, выполнить сварку в космосе. По сравнению с другими методами изготовления металлических конструкций (литых, кованных, выполняемых с помощью клепки) аналогичные сварные конструкции, как
правило, оказываются более легкими. Экономия в весе металла при этом составляет от 10 до 50%. Целый ряд конструкций, например, в энергомашиностроении, при необходимости их длительной эксплуатации при повышенных и высоких температурах вообще невозможно создать без применения различных сварных соединений.
Для получения неразъемного соединения при сварке плавлением кромки металла свариваемых элементов (основной металл) и дополнительный металл (сварочная проволока и др.) в месте соединения расплавляются, самопроизвольно сливаются в общую, так называемую сварочную ванну, в которой происходят многие физико-химические процессы и устанавливаются металлические связи.
При удалении источника нагрева металл сварочной ванны кристаллизуется, образуя шов, который и соединяют свариваемые элементы в одно целое. Металл сварного шва обычно значительно отличается от основного свариваемого металла по химическому составу и структуре, так как металл шва всегда имеет структуру литого металла. Рядом со швом в основном металле под действием термического цикла сварки образуется различной протяженности зона термического влияния, металл которой нагревался в интервале температура плавления – температура критических точек, в результате чего в металле происходят структурные изменения.
Металл шва и основной металл зоны термического влияния, в котором произошли какие-либо структурные изменения, называются сварным соединением. Механические, коррозионные и другие свойства сварного соединения могут существенно отличаться от свойств основного металла. При равенстве показателей механических свойств сварного соединения и исходного металла сварное соединение является равнопрочным основному металлу.
В качестве источника теплоты при электрической сварке плавлением можно использовать различные источники – электрическую дугу (электродуговая сварка); теплоту шлаковой ванны (электрошлаковая сварка); теплоту струи и ионизированных газов «холодной» плазмы (плазменная сварка); теплоту, выделяемую в изделии в результате преобразования кинетической энергии электронов (электронно-лучевая сварка); теплоту когерентного светового луча лазера (лазерная сварка) и некоторые другие.
Основной способ сварки плавлением – электродуговая сварка – имеет много разновидностей, связанных со степенью механизации, - ручная, полуавтоматическая, автоматическая, с применением различных защитных веществ – толстого покрытия на электродах (при ручной сварке), флюсов, защитных газов или порошковой проволоки при механизированной сварке, контролируемой атмосферы (защитных газов или вакуума) при некоторых способах дуговой и электронно-лучевой сварки. Сварка плавлением
применяется для весьма широкого круга цветных металлов и сплавов, а также неметаллов – стекла, керамики, графита.
Все указанные особенности значительно усложняют задачи, которые стоят перед инженерами-технологами, разрабатывающими технологический процесс сварки плавлением.
Разработанный технологический процесс сварки не только должен обеспечивать получение надежных сварных соединений и конструкций, отвечающих всем эксплуатационным требованиям, но должен также допускать максимальную степень комплексной механизации и автоматизации всего производственного процесса изготовления изделия, должен также быть экономически наивыгоднейшим по расходу энергии, сварочных материалов, затрат человеческого труда.
Целью инженера-технолога является получение сварного соединения, которое по своим технологическим, механическим и эксплуатационным свойствам было идентично свойствам основного металла. Залогом успеха в решении этой задачи является правильный выбор способа сварки, сварочного оборудования и материалов, технологии процесса сварки. Под технологией сварки понимается подбор величин сварочного тока, напряжения на дуге, скорость сварки, скорость подачи электродной проволоки, вылет электрода и т.д., необходимых для правильного протекания процесса.
Целью выполнения данного проекта является выбор способа сварки, разработка технологических режимов сварки плавлением, подбор необходимого оборудования для сварки.