Билет 1.

1.Сталь Ст3кп – относится к низкоуглеродистым нелегированным сталям, индекс кп (кипящая) указывает на малую степень раскисления стали. Обладает одной из лучших свариваемостей – на любом режиме, любым способом, любым материалом и в любом пространственном положении. Не имеет склонности к образованию горячих и холодных трещин, за исключением отдельных случаев сварки на форсированных режимах при низкой tвоздуха (меньше -40). По этой же причине не используется в качестве конструкционного материала несущих конструкций, за исключением конструкций, работающих с ударными нагрузками. Особенностей сварки нет.

2.исходя из габаритов, серийного производства и формы изделия оптимально применить полуавтоматическую сварку в среде защитного газа. А так как сталь низкоуглеродистая нелегированная, то подходящим вариантом будет газ СО2 и проволока Св06 или Св08.

3. условие прочности сварного шва: N– разрывное усилие, Н (90000), β – коэффициент медианы =0,7; 2 – количества сварных швов, работающих на разрыв; К-катет шва, принимаем конструктивно

, м (5∙10^-3);L-длина шва, м (0,130)

=98Мпа ≤ τ΄=100Мпа – условие прочности выполняется.

Обозначение шва: ГОСТ 14771-76-Т3-∆5-ПУП

4.сварочный ток:

Где ,K_п – коэффициент пропорциональности, зависящий от условий сварки (1,55)

Напряжение на дуге: U=19+0,04I_св=24В. Для сварки в СО2 требуется: постоянный ток и жесткая характеристика. Оптимальный вариант – это выпрямитель ВДУ-305 и полуавтомат ПДТ-306.

5.базирование проводится по 6 точкам. Для нижней пластины 3 точки дает опорная поверхность, 2 точки палец одного отверстия и 2 точку палец второго отверстия. Для верхней (вертикальной) пластины базирование проводится по кромкам на шесть точек. Прижимное усилие создается тремя превмоприжимами. Приспособление: стол сборочный с фиксирующими пальцами.

6.резка заготовок саможенных (гильятинных) ножницах, сверление отверстий , сборка в приспособлениях, сварка с двух сторон. Контроль – внешний осмотр.

1. Заготовительные операции и оборудование для механизации процессов заготовки.

ЗО – это операции по изготовлению деталей сварных конструкций. При выполнении данных операций применяют следующие виды обработки металлов: резку – механическую и термическую; строгание на станках; штамповку на прессах; зачистку кромок и поверхностей деталей от окалины, ржавчины, заусенцев; правку и гибку деталей на вальцах, прессах, плитах; механическую обработку крупных деталей – точение, строгание, фрезерование, сверление отверстий в них.

В условиях индивидуального и мелкосерийного производства машины и механизмы широко используются при выполнении отдельных операций заготовки. Комплексная механизация, как правило, отсутствует, хотя опыт ее имеется. В поточных линиях маркировки и термической резки подача листов осуществляется на раскроечных платформах , у которых на основании установлены ребра , служащие опорой листа . На этих платформах производится маркировка и термическая резка листов, а также уборка вырезанных деталей и отходов. Из накопителя лист подается гидротолкателем в двусторонний контователь, укладывающий его на раскроечную платформу. На линии резки используют маркировочные и резательные машины с цифровым программным управлением или ЭВМ. Резке предшествует разметка линий последующей гибки листовых деталей т маркировка. При этом необходимо, чтобы положение листа в системе координат разметочно-маркировочной машины и машины термической резки было одинаковым. Разметку осуществляют пневмокерном или нанесением линий краской различной толщины или цвета. Исполнительная часть машины представляет собой портал продольного хода, на котором смонтирована тележка поперечного перемещения. Кернение линий разметки и холостые переходы осуществляются при движении портала и тележки, а кернение марок - только при движении кареток построителя знак, повернутого на заданный угол. После разметки и маркировки листы на тех же раскроечных платформах подаются к машинам термической резки, а по окончании резки выдаются зону действия перегружателя-кантователя. При резке по упору партии одинаковых деталей процесс может быть полностью автоматизирован. Подача листа отключается конечными выключателями. Отрезанные детали собираются в тележку, подкатываемую под ножниц Перед обрезкой кромок тележку откатывают, и обрезки падают в приямок, от куда механизм сталкивает их в бункер. Механическая резка профильного металла может быть организована а принципу резки листового металла , применяя пресс-ножницы, падающие рольганги с канавками, соответствующими профилю разрезаемого металла. Для обеспечения равномерного перемещения заготовки служит измерительное устройство , которое движется по направляющим вдоль роликового конвейера вместе с заготовкой. Точность положения относительно плоскости реза равна ±0,5 мм. Управление резательной установкой осуществляется с пульта управления, смонтированного на установке, а участком - с пульта управления .

2. Процессы преобразования энергии в приэлектродных областях и столбе дуги.

Дугой называют длительно существующий электрический разряд в газах между двумя проводниками электрического тока. Проводниками тока при сварке являются изделие и сварочный электрод или проволока, к которым прикладывается напряжение от источника тока-выпрямителя или трансформатора. В обычных условиях воздух или защитный газ, находящийся между проводниками электрический ток не проводит, т.к. не имеет свободных носителей электрического заряда и является электрически нейтральным. Электрическая нейтральность объясняется тем, чтоколичество положительно заряженных частиц, находящихся в ядре атома, уравновешивается количеством отрицательных частиц (электронов), двигающихся вокруг ядра. Если к атому или группе атомов приложить энергию, то можно один или несколько электродов удалить из зоны притяжения ядра. В этом случае они становятся свободными и газ начинает проводить ток, т.к. отрицательные электроны движутся к положительному полюсу источника тока аноду. Часть атома, из которого удален электрон, называется ионом. Ионы являются обычно положительно заряженными, т.к. вследствие удаления электрона суммарный положительный заряд ядра начинает превышать суммарный отрицательный заряд электронов. Ионы в электрическом поле движутся к отрицательному полюсу источника тока — катоду.

Процесс удаления электрона из нейтрального атома и образование носителей электричества — ионов и свободных электронов называется ионизацией. Энергия, которую необходимо затратить на ионизацию атомов вещества, называется потенциалом ионизации. Потенциал ионизации измеряется в электрон-вольтах(ЭВ).

Ионизация может быть вызвана различными видами воздействия. Различают три ее вида: ионизация соударением, облучением, нагревом.

Ионизация соударениемзаключается в том, что электроны, движущиеся с большой скоростью, встречаясь с нейтральнымиатомами газа, ударяются о них, выбивают электроны и ионизируют атомы.

Ионизация облучением — процесс образования заряженных частиц за счет поглощения газом световых квантов. Для ионизации облучением требуется, чтобы энергия световых квантов была равна или больше энергии, необходимой для ионизации газа. Видимый свет не может ионизировать газы.

Ионизация нагревом протекает при высоких температурах за счет неупругих столкновений частиц газа, имеющих большую кинетическую энергию. Термическая ионизация практически заметна уже при температуре 1750 °С.

Наряду с процессом ионизации поставщиком свободных электронов в дугу является процесс эмиссии. Эмиссия — это выделение электронов с поверхности катода. Она также бывает трех видов: термоэлектронная эмиссия, автоэлектронная и эмиссия за счет ударов тяжелых ионов в катод.

Термоэлектронная эмиссия заключается в способности раскаленной поверхности электрода (катода) испускать электроны.

Автоэлектронная эмиссияхарактеризуется тем, что энергия,необходимая для удаления электронов с поверхности катода, сообщается внешним электрическим полем, создаваемым источником питания. Внешнее электрическое поле облегчает выход электронов. Оно как бы вытягивает их за пределы действия силы притяжения оставшихся в металле положительных зарядов. Автоэлектронная эмиссия возможна даже при низкой температуре катода. При сварке электродами с низкой температуройкипения автоэлектронная эмиссия является основным источником эмиссии электронов.

Эмиссия электронов в результате ударов ионов по катоду возникает в тех случаях, когда положительные ионы под действием электрического поля устремляются к катоду и передают ему энергию, достаточную для выбивания электронов. Этот вид эмиссии играет значительную роль в создании мощного потока электронов в сварочной дуге и благодаря выделению на катоде потенциальной и кинетической энергии ионов увеличивает скорость плавления электрода.

1.2. ПРОЦЕССЫ НА ОТДЕЛЬНЫХ УЧАСТКАХ ДУГИ

Процесс зажигания дуги при сварке плавящимся электродом начинается с короткого замыкания электрода с основным металлом.

Из-за шероховатости поверхности касание электродом изделия происходит отдельными выступающими участками, которые под действием выделяющейся теплоты мгновенно расплавляются, образуя жидкую перемычку между основным металлом и электродом. При отводе электрода жидкая перемычка растягивается, сопротивление и температура возрастают. В момент достижения расплавленным металлом перемычки температуры кипения в легко ионизирующихся парах металлавозникает дуга. Процесс возникновения и развития дуги длится доли секунды. При сварке неплавящимся электродом происходят те же процессы, но жидкая перемычка образуется за счет плавления только основного металла. Дуга при этом зажигается без касания электродом изделия.

В силу различной природы физических явлений, происхо­дящих на разных участках дуги, дуговой промежуток обычно разделяют на три области; катодную — примыкающую к катоду, анодную — примыкающую к аноду, и промежуток между ними — столб дуги (рис.2.2). На поверхности катода и анода образуются катодные и анодные активные пятна, через которые проходит весь ток сварочной дуги и поэтому они наиболее нагреты.

Высокая температура катодного пятна является непременным условием существования дугового разряда.

Рассмотрим основные физические процессы, протекающие на участках дуги.

В катодной области из катодного пятна происходит эмиссия электронов, которые, ускоряясь электрическим полем в катоднойобласти, попадают в столб дуги. Сталкиваясь в столбе дуги с нейтральными частицами, электроны их ионизируют: е + А° = А+ 2е,в результате получаются два электрона и положительный ион.

Вкатодной областисосредоточена значительная часть напряжения дуги, называемая катодным падением напряжения U_K.

В анодной области около анодного пятна на участкенаблюдается резкое падениенапряжения, так называемое анодное падение напряжения. Наэтом участке дуги почти отсутствует ионизация и нет положительных ионов, заряд которых мог бы компенсировать заряд электронов. Поэтому электроны, проходя анодную область, резко увеличивают скорость своего движения и, попадая на анодное пятно, тормозятся и нейтрализуются. При торможении электронов выделяется вся приобретенная ими в области анодного падения напряжения кинетическая энергия, а нейтрализация сопровождается выделением энергии, равной работе выхода.

В результате выделения электронами энергии температура электрода в анодном пятне близка к температуре кипения материала анода.

Столб дуги — область, расположенная между катодным и анодным падением напряжения. Атмосфера столба дуги представляет собой смесь электронов, положительных ионов (в некоторых случаях отрицательных ионов), а также нейтральных атомов.

Столб дуги в целом не имеет заряда. Он нейтрален. В каждом данном сечении столба дуги одновременно находятся равные количества заряженных частиц противоположных знаков.

Температура столба дуги по его сечению неодинакова. Наибольшую температуру имеет центральная часть столба дуги.

Билет 2

1. Сталь 09Г2С – относится к низкоуглеродистым низколегированным сталям. Обладает хорошей свариваемостью и повышенными механическими свойствами, что дает возможность использования в широком спектре строительных и машиностроительных конструкциях. Практически не имеет склонности к образованию холодных и горячих трещин. Не имеет склонности к хрупкому разрушению. Имеет механическую прочность на 30-40% выше, чем у нелегированных сталей и повышенную пластичность. Особенности техники сварки нет.

2. Принимая в расчет габариты изделия и факт серийного производства, а так же сложную форму сварного шва, оптимальный способ сварки – это полуавтоматическая в среде защитного газа. Защитный газ СО2, сварочная проволока Св08Г2С.

3. Требуемый катет сварного шва: N– разрывное усилие, τ – предельно допустимое,L– суммарная длина лобового и флангового шва = 30+40; β – коэффициент медианы =0,7

Таким образом, для выполнения условия прочности необходимо принять фланговый шов К_фл= 4мм, а лобовой шов К_л= 3мм – условие прочности выполняется с запасом.

Обозначение швов: ГОСТ 14771-76-Т1-∆4-ПУП (для флангового)

ГОСТ 14771-76-Н1-∆3-ПУП (для лобового)

4. Сварочный ток: K_п – коэффициент пропорциональности, для сварки в СО2 дляd_э=1,2 – (1,75)

Напряжение на дуге: U= 19 + 0,04I_cd =19+0,04∙103 = 23В

Для сварки в СО2 требуется: постоянный ток и жесткая характеристика. Оптимальный вариант – это выпрямитель ВДУ-305 и полуавтомат ПДТ-306.

5. Продольный уголок устанавливается по двум упорным пальцам, через овальные пазы и прижимается по любой из граней. Поперечные уголки устанавливаются аналогично и базируются по вертикальным пальцам сквозь пазы. Приспособление: сварочный стол с 6-тью вертикальными пальцами и 3-мя вертикальными прижимами.

6. Резка уголка на комбинированных ножницах, фрезеровка пазов, сборка на приспособлениях, последовательная сварка. Контроль сварочных швов: внешний осмотр.