ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«БЕЛОРУССКО-РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра «Оборудование и технология
сварочного производства»
ТЕХНОЛОГИЯ СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ И
ТЕРМИЧЕСКОЙ РЕЗКИ
Методические указания к выполнению курсовой работы для студентов специальности 1–36 01 06 «Оборудование и технология сварочного производства»
Могилев 2010 2 УДК 621.791 ББК 30.61 Т 38 Рекомендовано к опубликованию учебно-методическим управлением ГУ ВПО «Белорусско-Российский университет»
Одобрено кафедрой «Оборудование и технология сварочного производства» « 18 » мая 2010 г., протокол № Составители: д-р техн. наук, проф. В. П. Куликов;
канд. техн. наук, ст. преподаватель Т. И. Бендик Рецензент канд. техн. наук, доц. Д. И. Якубович Методические указания предназначены для выполнения курсовой работы по дисциплине «Технология и оборудование сварки плавлением и термической резки» студентами специальности 1–36 01 06 «Оборудование и технология сварочного производства».
Учебное издание
ТЕХНОЛОГИЯ СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ
И ТЕРМИЧЕСКОЙ РЕЗКИ
Ответственный за выпуск В. П. Куликов Технический редактор А. А. Подошевко Компьютерная верстка И.А. Алексеюс Подписано в печать. Формат 60х84 /16. Бумага офсетная. Гарнитура Таймс.Печать трафаретная. Усл.-печ. л.. Уч.-изд. л.. Тираж 99 экз. Заказ №.
Издатель и полиграфическое исполнение Государственное учреждение высшего профессионального образования «Белорусско-Российский университет»
ЛИ № 02330/375 от 29.06.2004 г.
212000, г. Могилев, пр.Мира, © ГУ ВПО «Белорусско-Российский университет», Содержание 1 Цели и задачи курсовой работы
2 Тематика курсовых работ
3 Содержание расчетно-пояснительной записки
4 Методика выполнения курсовой работы
4.1 Разработка конструкции сварной сборочной единицы
4.2 Выбор способа сварки и типа сварных швов
4.3 Расчет параметров режима сварки
4.4 Расчет норм времени на выполнение сварочных операций................. 5 Определение химического состава и структуры стали в исходном состоянии
6 Технологические особенности сварки стали заданного структурного класса
7 Выбор сварочных материалов
8 Расчет расхода сварочных материалов
9 Расчет химического состава шва и определение его структуры............. 10 Выбор сварочного оборудования
11 Оформление операционной карты
Список литературы
Приложение А
1 Цели и задачи курсовой работы Основной целью курсовой работы является приобретение студентами навыков по практическому применению теоретических знаний, полученных при изучении курса «Технология сварки плавлением и термической резки».
При выполнении курсовой работы студенты должны осуществить выбор экономически целесообразного способа сварки, типа соединения, сварочных материалов, рассчитать технологические параметры режима и нормы времени, подобрать сварочное оборудование и оснастку, при необходимости дать рекомендации по термической обработке изделий, разработать операционную карту.
2 Тематика курсовых работ Темой курсовой работы является разработка технологии сварки конструкции, выполненной из высоколегированной стали, указанной в индивидуальном задании.
Индивидуальное задание студенту выдается преподавателем в виде чертежа литого изделия с указанием марки свариваемого металла, годовой программы выпуска, а также внешних нагрузок, прикладываемых к изделию.
Данное литое изделие требуется заменить на сварную конструкцию, разбив его на составные части с учетом обеспечения технологичности сварных соединений.
3 Содержание расчетно-пояснительной записки Расчетно-пояснительная записка должна включать в себя следующие разделы.
Индивидуальное задание.
1 Разработка конструкции сварной сборочной единицы.
2 Выбор способа сварки и типа сварных швов.
3 Расчет параметров режима сварки.
4 Расчет норм времени на выполнение сварочных операций.
5 Определение химического состава и структуры стали в исходном состоянии.
6 Технологические особенности сварки стали заданного структурного класса.
7 Выбор сварочных материалов.
8 Расчет расхода сварочных материалов.
9 Расчет химического состава шва и определение его структуры.
10 Выбор сварочного оборудования.
11 Расчет расхода электроэнергии.
Заключение.
Список литературы.
Приложение А. Чертеж сборочной единицы с обозначением сварных швов.
Приложение Б. Спецификация к сборочному чертежу.
Приложение В. Карта техпроцесса.
Курсовая работа оформляется в виде расчетно-пояснительной записки на листах формата А4.
4 Методика выполнения курсовой работы 4.1 Разработка конструкции сварной сборочной единицы После получения индивидуального задания в виде чертежа литой детали (рисунок 1, а) студент должен разработать конструкцию сварной сборочной единицы взамен предложенной детали. При разбиении необходимо соблюдать рекомендации по обеспечению технологичности подготовки деталей под сборку и сварку, а также оптимизации конструкции сварного соединения.
В рассматриваемом примере предложено выполнить сварную сборочную единицу, состоящую из пяти деталей (рисунок 1, б).
а – исходный чертеж детали; б – разбиение литой детали Рисунок 1 – Пример разработки сварной конструкции В пояснительной записке студент должен представить эскизы деталей, входящих в сборочную единицу (рисунок 2).
а – корпус (1 шт.); б – крышка (1 шт.); в – фланец (1 шт.); г – ребро (2 шт.) Рисунок 2 – Эскизы деталей, входящих в сварную сборочную единицу Далее требуется проверить доступность сварных швов в наиболее сложных узлах разработанной сборочной единицы, соблюдая при этом рекомендации, приведенные в таблице 1.
Таблица 1 – Доступность мест наложения швов 4.2 Выбор способа сварки и типа сварных швов Выбор рационального способа сварки студентом осуществляется на основании заданного типа производства (единичное, серийное, массовое) и конструктивных особенностей свариваемого изделия. В условиях единичного производства возможно применение ручной дуговой сварки (РДС), при увеличении серийности программы выпуска – рационально использование механизированной и автоматической сварки.
После выбора способа сварки требуется определить тип сварных соединений по соответствующему стандарту на типы и конструктивные элементы сварных соединений (для РДС – ГОСТ 5264–80 или 11534–75; для сварки в среде защитных газов – ГОСТ 14771–76 или 23518–79; для сварки под флюсом – ГОСТ 8713-79 или 11533-75; для сварки стальных трубопроводов – ГОСТ 16037–80). При этом необходимо отталкиваться от толщины свариваемых деталей и месторасположения швов.
Студентом составляется сводная таблица, содержащая эскизы сварных швов с указанием их конструктивных элементов и размеров, как швов, так и свариваемых деталей (таблица 2).
Таблица 2 – Эскизы сварных швов сборочной единицы Соединяемая крышка фланец фланец При наличии в задании усилий, действующих на свариваемые детали, катет шва необходимо рассчитать по формуле где N – усилие, действующее на деталь, Н;
[] – допускаемое напряжение, [] = 80–90 МПа;
– коэффициент формы шва ( = 0,7 – для РДС; = 0,8 – для механизированной сварки; = 0,9 – для автоматической сварки);
В пояснительной записке необходимо привести сборочный чертеж изделия с указанием всех сварных швов, а также спецификацию к нему. Сварные швы следует обозначать в тех местах, где видна их протяженность. Обозначение сварных швов на разрезах не допускается, за исключением нестандартных швов (в случае необходимости, можно представить еще один главный вид сборочной единицы).
4.3 Расчет параметров режима сварки Расчет параметров режима сварки ведется в зависимости от заданного способа сварки. Основными параметрами режима являются: сила сварочного тока IСВ, напряжение на дуге U2, скорость подачи сварочной проволоки VП.ПР., диаметр электрода или проволоки dЭ, скорость сварки VСВ.
Первоначально следует задаться диаметром проволоки или электрода dЭ.
Его значение зависит от требуемой глубины проплавления металла HПР и способа сварки. Глубина проплавления, в свою очередь, определяется толщиной металла и типом сварного шва:
– для стыковых односторонних швов глубина проплавления равна толщине свариваемого металла НПР = ;
– для стыковых двухсторонних швов НПР = 0,6;
– для стыковых швов, выполняемых на остающейся подкладке НПР = + 1 мм;
– для угловых швов НПР = 0,6.
Примерные значения диаметров приведены в таблице 3.
Для сварных швов, выполняемых с разделкой кромок, необходимо определить требуемое число проходов с целью обеспечения оптимального формирования сварного шва. Определение числа проходов осуществляется по следующей зависимости:
где FН – площадь поперечного сечения наплавленного металла, мм2;
F1 – площадь поперечного сечения металла, наплавляемого за один проход при проварке корня шва (первый проход), F1 = (6–8)dЭ;
FП – площадь поперечного сечения металла последующих проходов, FП = (8–12)dЭ.
Таблица 3 — Выбор диаметров электродов и сварочных проволок Способ сварки Ручная сварка покрытыми электродами флюсом Площадь наплавленного металла FН зависит от типа сварного соединения. Для угловых швов (рисунок 3, а) она определяется как площадь треугольника, умноженная на коэффициент а, учитывающий форму шва (для выпуклых швов а = 1,2; для вогнутых а = 0,9):
где – угол, под которым свариваются детали.
Площадь наплавленного металла стыкового шва определяется площадями геометрических фигур, которые заполняются электродным металлом при сварке. Для шва, выполненного без разделки кромок, площадь наплавленного металла состоит из площади зазора между деталями FЗ и площади валика шва FВ (рисунок 3, б):
где b – зазор между деталями, мм;
(рисунок 3, в) При V-образной разделке Fр состоит из площади двух прямоугольных треугольников:
где – угол разделки кромок (см. рисунок 3, в).
а – угловой шов; б – стыковой шов без разделки кромок; в – стыковой шов с разделкой кромок Рисунок 3 – Определение площади наплавленного металла Для сварки под флюсом и в среде углекислого газа силу сварочного тока можно определить по формуле где kП – коэффициент пропорциональности, зависящий от условий сварки. Его определяют по таблице 4.
Таблица 4 – Значения коэффициента kП После вычисления силы сварочного тока уточняют диаметр проволоки по формуле где j – допустимая плотность тока, А/мм2 (таблица 5).
Таблица 5 – Значение плотностей тока при автоматической и механизированной сварке