Содержание отчета и требования к его оформлению

Отчет должен содержать цель работы, исходные данные, подробные комментарии к выбору типов сварного соединения, формы и параметров сварного шва, разработке технологий подготовки элементов конструкции под сварку и процесса сварки, рассчету массы наплавленного металла и количества необходимых для сварки электродов, установлению силы сварочного тока, основного времени сварки, эффективной мощности дуги.

Графическая часть отчета включает в себя эскизы сварной конструкции, используемых сварных соединений, мест установки прихваток на соединяемых элементах конструкции с указанием порядка установки.

Отчет должен быть оформлен на стандартных листах формата А4 и содержать титульный лист. Текст необходимо набрать на компьютере, либо четко и разборчиво написать от руки. Графическая часть оформляется в соответствии с требованиями ЕСКД.

Пример выполнения задания

п.1. Дано: электродная проволока 4 Св-30Х25Н16Г7,

условное обозначение электрода:

 п.2. Дано: Сварная конструкция (рис. 1.11). Сталь 09Г2. Непрерывный шов по замкнутому контуру.

Рис. 1.11. Сварная конструкция из швеллера и уголка

Выполнение задания:

 п.1. Стальная сварочная проволока диаметром 4 мм, содержащая в своем составе ~ 0,3%С, 25%Сr, 16%Ni, 7%Mn.

 Э46А - тип электрода; УОНИИ-I3/45 — марка электрода; 3,0 — диаметр электрода, мм; У — для сварки углеродистых и низколегированных сталей; Д2 - с толстым покрытием второй группы качества; 43 — предел прочности материала сварного шва (430МПа); 2 — относительное удлинение не менее 22 %; 5 — ударная вязкость не менее 34,3 Дж/см²; Б — с основным покрытием; 1 - для сварки во всех пространственных положениях; 0 - на постоянном токе обратной полярности.

п. 2. Разработка технологического пpoцесса изготовления сварной конструкции

2.1.  Установление типов сварного соединения, формы и параметров сварного шва.

Для изготовления сварного изделия (рис. 1.11) с толщиной стенки S = 6 мм необходимо использовать два типа сварных соединений с зазором между свариваемыми деталями а = 2 мм:

- стыковое (рис. 1.12) с V-образной разделкой кромок;

Рис. 1.12. Стыковое соединение элементов детали

- нахлесточное (рис. 1.13) с угловым швом с нормальной поверхностью с катетом, равным сумме толщины металла и величины зазора между деталями (К = 8мм)

Рис. 1.13. Нахлесточное соединение элементов детали

2.2. Разработка технологий подготовки элементов конструкции под сварку и процесса сварки.

Места сварки очищаются от ржавчины, краски, масла и окалины зачисткой стальной щеткой. Кромки элементов под стыковой шов разделываются под углом 30⁰ на кромкострогальном станке.

Предварительная прихватка деталей выполняется на расстоянии 100 мм от краев, при длине прихваток 5 мм и расстоянием между прихватками 100 мм. Порядок простановки прихваток - от краев листа (рис. 1.14).

Рис. 1.14. Места и порядок установки прихваток на соединяемых элементах конструкции

Для разработки технологии сварки конструкции рассчитаем ориентировочный показатель свариваемости материала конструкции - стали марки 09Г2, исходя из ее химического состава (C=0,09%, Mn=1,6%, Si=0,25%, Cr=0,3%, Cu=0,3%, Ni=0,3% [9]):

Сэ = С + Mn/6 + (Cr + Mo + V)/5 + (Ni + Cu)/15 = 0,44%

Сталь относится к удовлетворительно свариваемым материалам (0,25% < Сэ ≤ 0,45%) и имеет склонность к образованию горячих и холодных трещин. Для избежания горячих трещин необходимо производить сварку в режимах, обеспечивающих снижение доли основного металла в материале шва, и применить марки электродов данного типа с пониженным содержанием углерода. (Возникающее при этом снижение прочности шва компенсируется повышенным содержанием в электродном материале марганца и кремния или введением этих элементов в шов из материала покрытия).

Для предотвращения образования холодных трещин требуется применить предварительный подогрев свариваемых деталей до 250-300⁰С, чем достигается снижение скорости охлаждения металла в околошовной зоне и, как следствие, предотвращение образования в ней закалочных структур.

Вследствие значительной толщины сварочного шва он выполняется двухслойным с несовпадением стыков швов в различных слоях и очисткой металлической щеткой поверхности предыдущего слоя от окалины и шлаков.

 2.3. Установление диаметра, группы, типа и марки электрода.

Диаметр электрода выбираем, исходя из толщины свариваемых изделий: для толщины свариваемых изделий 6 мм оптимальный диаметр d_э= 4 мм.

Тип электрода выбираем, исходя из прочностных свойств свариваемого материала (предел прочности материала сварного шва не должен уступать значению аналогичного показателя стали 09Г2 (σ_в= 440МПа [9])): электрод группы У типа Э46 марки МР-3 (одной из наиболее распространенной) с рутиловым покрытием.

2.4. Рассчет массы наплавленного металла и количества необходимых для сварки электродов.

Площадь сечения сварного шва стыкового соединения (рис. 12):

F_ст = К_ст • (F_2▲ + F▄) = 1,2 (3 • 1,5 + 2 • 6) ≈ 20 мм²,

где К_ст - коэффициент, учитывающий увеличение площади сечения шва за счет высоты усиления h₁ и величины проплава h₂ (рис.7) (Принимаем равным 1,2).

Объём сварного шва стыкового соединения:

V_ст = F_ст • L_ст = 20 • (1000 + 2 • 200) = 2,8 • 10⁴ мм³ =2,8 • 10^-5 м³,

где L_ст - длина сварного шва стыкового соединения.

Площадь сечения углового сварного шва нахлесточного соединения с нормальной поверхностью (рис. 13):

F_нахл = F_▲= 0,5 • 8 • 8 = 32 мм²

Объём сварного шва нахлесточного соединения:

 V_нахл = F_нахл • L_нахл = 32 • 1000 = 3,2 • 10⁴ мм³ = 3,2 • 10^-5 м³,

где L_нахл - длина сварного шва нахлесточного соединения.

Суммарный объем сварного шва:

V_∑ = V_ст + V_нахл = 6• 10⁴ мм³ = 6 • 10^-5 м³.

Масса наплавленного металла в сварном шве изделия:

g_Ме = V_∑ • ρ = 6 • 10^-5  • 7,8 • 10³ = 0,47 кг = 470г,

где ρ - плотность материала шва (для стали 7,8 • 10³ кг/ м³).

Необходимая масса электродного материала:

g_э∑ = g_Ме /0,8 = 590 г.

Масса рабочей части электрода (L_эл = 420мм) диаметром 4 мм стандартной длины:

g_э = F_эл • L_эл • ρ = (3,14 • 4² • 420 • 7,8 • 10^-3)/4 = 40 г.

Количество электродов, необходимое для изготовления изделия:

N = g_э∑ / g_э = 590 / 40 ≈ 15 электродов.

 2.4 Установление силы сварочного тока, основного времени сварки, эффективной мощности дуги.

Сила сварочного тока определяется по формуле (1) и равна

I =(20 + 5•4) • 4 = 160 А.

Напряжение дуги (2):

 U_d = 15 + 3,3•2 = 21,6 В.

Основное время сварки (3):

 t = 590 / 10/ 160 = 0,37часа = 22 мин

Полная мощность, выделяющаяся в столбе дуги (4):

Q = 160 • 21,6 = 3456 Вт.

Эффективная мощность дуги:

 Q_э = 0.75 • 3456 = 2592 Вт = 2,6 кВт.

Лабораторная работа №2

«Паяльное производство»

Введение

Пайкой называют процесс соединения деталей посредством припоя — более легкоплавкого сплава, который смачивает поверхности деталей и затвердевая, связывает их. Пайка похожа на сварку плавлением, но при сварке кромки деталей обязательно оплавляются, а при пайке плавится только припой и может происходить лишь взаимное растворение паяемого материала и припоя.

Современная пайка — это группа технологических процессов, позволяющая соединять практически любые металлические сплавы и во многих случаях получать соединения, равнопрочные с основным металлом. Эти соединения пригодны для эксплуатации в самых разнообразных условиях, в том числе при температурах 1000⁰С и выше.

Цель работы — изучение основ технологии паяльного производства. Получение практического навыка пайки деталей из различных металлических конструкционных материалов с использованием паяльника.