Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Пояснительная записка

.pdf
Скачиваний:
10
Добавлен:
28.05.2015
Размер:
545.65 Кб
Скачать

Тольяттинский государственный университет

Автомеханический институт

Кафедра «Оборудование и технология сварочного производства и пайки»

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Технология и оборудование контактной сварки»

Выполнил студент:

Иванов И.И.

Группа:

ÎÒÑÏ-401

Проверил преподаватель:

Климов А.С.

Тольятти 2006

СОДЕРЖАНИЕ

1. ОПИСАНИЕ МАТЕРИАЛА И РАЗМЕРЫ СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3

2. РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ РЕЖИМА СВАРКИ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5 3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СВАРОЧНЫХ ЭЛЕКТРОДОВ . . . . . . . . . . . . . . . . . .9 4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВТОРИЧНОГО КОНТУРА КОНТАКТНОЙ СВАРОЧНОЙ МАШИНЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ВЫБОР СВАРОЧНОГО

ТРАНСФОРМАТОРА . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 6. УСЛОВНОЕ ОБОЗНАЧЕНИЕ КОНТАКТНОЙ СВАРОЧНОЙ МАШИНЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31

ПРИЛОЖЕНИЯ

2

1. ОПИСАНИЕ МАТЕРИАЛА И РАЗМЕРЫ СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ

1.1.Описание материала изделия

Детали усилителя под крепление рычага ручного тормоза в сборе с кожухом изготавливаются методом холодной штамповки из проката толщиной 1,0 мм из стали 08Ю. Это низкоуглеродистая качественная сталь с категорией штампуемости СВ и ОСВ (сложная и особо-сложная вытяжка), обладает следующими нормируемыми механическими характеристиками [1]:

Таблица 1.1

Механические свойства проката из стали 08Ю

Спо-

σт

σв

δ, %, не менее, при толщине проката, мм

HRB,

не

собност

 

МПа

<0,7

0,7…1,5 вкл.

1,5…2,0 вкл.

2,0…3,9 вкл.

более,

при

ь к вы-

 

 

 

 

 

 

толщине

тяжке

 

 

 

 

 

 

проката

 

 

 

 

 

 

 

 

1,7…2,0 мм

ОСВ

195

250…350

34

36

40

42

46

 

СВ

205

250…380

32

34

38

40

48

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1.2

 

 

 

Физические свойства стали 08Ю

 

Темпе-

Плот-

Средние значения от 00С до Tпл

Предел те-

Удельное

ратура

ность

Коэффи-

Темпе-

Коэффициент

кучести

электросоп-

плавления

 

 

циент ак-

рату-

теплопровод-

 

ротивление

 

 

 

кумуля-

ропро-

ности

 

при Тпл

 

 

 

ции тепла

вод-

 

 

 

 

 

 

 

ность

 

σт

 

Τпл

γ

 

λγс

a

λ

ρт

°C

г/см

3

Вт

2

Вт

кг/см2

мкОм см

 

см2 0С

см /с

0С

(МПа)

1500

7,8

1,47

0,08

0,41

2200 (220)

140

Прокат из стали 08Ю хорошо сваривается контактной точечной сваркой на машинах переменного тока промышленной частоты.

3

1.2.Геометрические размеры точечно-сварного соединения

Всоответствии с ГОСТ 15878-79 выбираем геометрические размеры точечно-сварного соединения (рис. 1.2, табл. 1.3) для низкоуглеродистых сталей толщиной пакета 1+1 мм.

 

 

 

 

 

Таблица 1.3

 

 

Выбор размеров точечно-сварного соединения

 

 

 

 

 

 

Наименование

Обозначение

Величина по ГОСТ

Принимаемое значе-

 

 

 

 

15878-79

ние

 

 

 

 

 

 

 

Диаметр

сварной

d

Не менее 5 мм

5...7

 

точки, мм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Проплавление, мм

h

0,2...0,8

0,2...0,8

 

 

 

 

 

 

 

 

Глубина

отпечатка

g

Не более 0,2 мм

0...0,15

 

электрода, мм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1.1. Принимаемые размеры точечно-сварного соединения в соответствии с ГОСТ 15787-79

4

2. РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ РЕЖИМА СВАРКИ

Для контактной точечной сварки низкоуглеродистой стали 08Ю толщиной пакета 1+1 мм принимаем простейшую циклограмму сварки (рис. 2.1) с прямоугольным импульсом сварочного тока и сварочным усилием. Для повышения производительности и качества сварки применяем жёсткий режим (при этом уменьшается ЗТВ, повышается стойкость электродов, уменьшаются потери электроэнергии).

Рис. 2.1. Принимаемая циклограмма контактной точечной сварки

Далее рассчитываем следующие параметры режима сварки: Fсв – усилие сварки, кН; Iсв – сварочный ток, А; tсв – время сварки, с.

1) Расчёт усилия сварки. В соответствии с таблицей 2 [2]:

Fсв = 2000...3000S ,

где S – толщина свариваемого металла, мм

Fсв = 2000...3000 1 = 2000...3000 Н, поскольку используется жёсткий режим сварки, то допускаемый диапазон изменения Fсв принимаем ближе к максимальным значениям: Fсв=3000 Н.

2) Расчёт действующего значения сварочного тока:

Iсв = d

С λ Tпл ,

 

ρТ

где ρт - значение удельного сопротивления при Tпл по табл. 1.2 (140 10-6

Ом см);

Tпл - температура плавления материала изделия по табл. 1.2 (1500 0С); d - диаметр сварной точки (0,5 см);

5

 

C - значение критерия М.В. Кирпичёва при жёстких режимах для низ-

 

коуглеродистых сталей С=80…85 [2] (принимаем C=85);

 

 

 

 

λ - среднее значение коэффициента теплопроводности материала изде-

 

лия по табл. 1.2 (0,41

Вт

).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 С

 

 

 

 

 

 

 

Iсв

= 0,5 85 0,41 1500 =9700 А.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

140 106

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3) Расчёт продолжительности импульса сварки:

 

 

 

 

 

 

 

 

K 2 T 2

F 2 d 2

( λγс)2 h2

 

 

 

 

 

 

 

tсв =

 

пл

св

 

,

 

 

 

 

 

 

 

ρТ2 σТ2

Iсв4 S 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где S - толщина свариваемой детали (0,1 см);

 

 

 

 

 

 

σт - предел текучести металла в холодном состоянии по табл. 1.2

 

(2200 кг/см2);

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d - диаметр сварной точки, см (0,5 см);

 

 

 

 

 

 

h - высота сварной точки по рис. 1.1, см (0,4...1,6 см);

 

 

 

 

Tпл - температура плавления металла по табл. 1.2 (1500 0С);

 

 

 

 

Fсв - рассчитанное сварочное усилие на электродах, кг

(

3000 Н =

 

300 кг);

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

К - критерий технологического подобия, для процесса точечной сварки

 

К=50;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

λγс - коэффициент аккумуляции тепла по табл. 1.2 (1,47

 

Вт

).

 

 

2 0

С

 

 

 

 

 

 

 

 

см

 

 

tсв =

502 15002 3002

0,52 (1,47)2

(0,4...1,6)2

= 0,05...0,82

с.

 

 

(140 106 )2 22002 97004 0,12

 

 

 

 

 

 

 

 

В соответствии с табл. 4 [2] принимаем время сварки tсв=0,12 с, при этом ожидаемая высота ядра сварной точки будет приблизительно равна 0,6 см, т.е. глубина проплавления составит 0,3 см (30 % от толщины).

6

Рассчитываем ожидаемый ток шунтирования.

1) В соответствии с чертежом определяем минимальные расстояния между точками, для которых и будем рассчитывать эффект шунтирования. Определяем ширину эквивалентной ветви шунтирования по рис. 2.2 [2]. При этом шаг между точками в соответствии с чертежом принимаем равным t = 2 см; диаметр ядра сварной точки d = 0,5 см. Ширина эквивалентной ветви шунтирования составит hэ=3 см. Поскольку в соответствии с чертежом величина нахлёстки составляет 1 см, то принимаем hэ=2 см.

Рис. 2.2. График изменения эквивалентной ширины ветви шунтирования тока при точечной сварке

2) Рассчитываем активное сопротивление горячей точки: rТ = 4πρТd 2 S ,

где ρт - удельное сопротивление металла в момент его перехода из твёрдого состояния в жидкое по табл. 1.2 (140 10-6 Ом см);

S - толщина материала, см (0,1 см); d - диаметр сварной точки, см (0,5 см).

rТ = 4 140 1062 0,1 =71 106 Ом. 3,14 0,5

3) Рассчитываем падение напряжения на сопротивлении горячей точки:

Uш =rТ Iсв =71 106 9700 =0,69 В.

7

4) Определяем значение критерия Неймана:

χ =

2 t S hэ

=

2 2 0,1 2

 

=0,22 .

25 U

ш

(S +h )

25 0,069 (0,1

+2)

 

 

э

 

 

 

 

5) Определяем электрическое сопротивление постоянному току обеих пластин:

R

0ш

=

2 ρ t

=

2 13 106 2

= 260 106 Ом.

hэ S

 

 

 

 

2 0,1

 

 

 

 

6) Определяем активное, индуктивное и полное сопротивления ветви шунтирования:

R

= R

(1+0,6χ χ) = 260 106 (1+0,6 0,22 0,22) = 276 106 Ом,

ш

0ш

 

Xш = R0ш0,84χ = 260 106 0,84 0,22 = 48 106 Ом,

Z

ш

=

R2

+ X 2

= 2762 +482 106 = 280 106 Ом.

 

 

ш

 

ш

 

 

 

7) Определяем ток шунтирования:

 

 

 

 

I

 

=Uш

=0,69

280 106

=2500А.

 

 

 

 

ш

 

Z общ

 

8) Рассчитываем вторичный ток

I2 р = Iсв + Iш =9700 + 2500 =12200 А.

Таким образом, с учётом проведённых вычислений можно построить сводную таблицу параметров режима контактной точечной сварки (табл. 2.1).

Таблица 2.1

Параметры режима контактной точечной сварки

Величина

Диаметр

Сварочное

Сварочный

Время

Расчётный ток

Вторич-

 

рабочей по-

усилие

ток

сварки

шунтирования*

ный ток в

 

верхности

 

 

 

 

контуре*

 

электрода

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Обозначение

dэ

Fсв

Iсв

tсв

Iш

I2

Размерность

мм

кН

кА

с

кА

кА

 

 

 

 

 

 

 

Значение

5

3

9,7

0,12

2,5

12,2

 

 

 

 

 

 

 

8

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СВАРОЧНЫХ ЭЛЕКТРОДОВ

Для контактной точечной сварки низкоуглеродистых сталей в настоящее время наибольшее распространение получил сплав БрХ [2], характеристики которого приведены в табл. 3.1.

 

 

Таблица 3.1

Характеристики электродного сплава БрХ

 

 

 

Содержание легирующих

Твёрдость, МПа, не менее

Удельное сопротивление

элементов, %

 

при 20 °С, мкОм см

 

 

 

0,4…1,0 Cr

1200

3

 

 

 

Проектируем сварочные электроды соответствии с ГОСТ 14111-90:

1)конструктивно принимаем прямые электроды типа А с посадочным конусом и минимальной средней частью;

2)так как рассчитанная величина сварочного усилия составляет Fсв=3 кН, то с запасом принимаем диаметр средней части d1=13 мм (рассчитано на макс. усилие 4 кН);

3)для принятого d1=13 мм принимаем конусность посадочной части 1:10;

4)остальные размеры электрода принимаем по ГОСТ 14111-90 и сводим в таблицу 3.2.

Таблица 3.2

Основные размеры проектируемых сварочных электродов

d1

d2

d4

1:X

l1

l3

l4

R1

R2

l5

l2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13

5

7,5

1:10

16

15

14

32

5

16

32

На основании табл. 3.2 вычерчиваем эскиз сварочного электрода (рис. 3.1). Плоскость под гаечный ключ не предусматриваем.

9

Рис. 3.1. Эскиз сварочного электрода

4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВТОРИЧНОГО КОНТУРА КОНТАКТНОЙ СВАРОЧНОЙ МАШИНЫ

1)Конструктивно вычерчиваем эскиз сварочного контура в масштабе с указанием всех его элементов (рис. 3.2).

2)Рассчитаем поперечные сечения элементов вторичного контура по форму-

ле

ПВ

F1...n = I2 р i100 ,

где F1...n - площадь поперечного сечения данного элемента контура;

i - допустимая плотность тока А/см2 для данного сечения (табл. 4.1); ПВ - продолжительность включения сварочной машины (принимаем ПВ=20 %).

10

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.