Расчетные формулы и последовательность

Курсовой проект

По курсу

«Материаловедение. Технология конструкционных материалов»

Тема:

«Автоматическая дуговая сварка под слоем флюса».

Выполнил Чудопал Ю.С.

Проверил Слива А.П.

Группа С-01-09

Москва 2010

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Целью настоящего пособия являются:

- расчет основных параметров режима автоматической дуговой сварки под флюсом (АДСФ) малоуглеродистых, низко- или среднелегированных сталей с феррито-перлитной структурой;

- анализ влияния химического состава сталей на их свариваемость путем расчета эквивалентной концентрации углерода С _экв;

- определение площади поперечного сечения кромок стыкового или таврового сварного соединения;

- расчет стоимости затраченной электроэнергии при выполнении многослойного сварного соединения.

№ п/п	Марка стали	Свариваемая толщина S, мм	Вид соединения	Условное обозначение шва по ГОСТ 8713-79	Диаметр электрода dэл,мм	Плотность тока j, А/мм^2	Соотн-е составляющих в ме. шва, %
			тавр	Т5			0,0М

РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ И ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ

РАСЧЕТ:

Сварочный ток:

I _св= 0,75× d ²_э× j, (1)

где j – плотность тока, А/мм²;

I _св – сварочный ток, А;

d _э – диаметр электрода (сварочной проволоки), мм;

I _св = 660 А;

Напряжение дуги:

U_д = 20 + 0,05 (2)

где U _д – напряжение дуги, В;

U_д = 36,5В;

Коэффициент наплавки:

a_н=7 + 0,07 (3)

где a_н – коэффициент наплавки, г/А×ч;

a_н=14,11 г/А×ч;

Эквивалентная концентрация углерода в стали:

С_ЭКВ (4)

где С _ЭКВ - эквивалентная концентрация углерода в стали, %

(символы химических элементов означают их содержание в стали, %,

представлены в таблице 1).

Таблица 1

Марка стали	Содержание химических элементов, %	Теплофизические константы
C	Si	Mn	Cr	Ni	Mo	Cu	l, кал/см×с×^оС	cr, кал|cм^3^×оС	Т пл, ^оС
	0,35	0,36	0,72	0,25	0,3	-	0,26	0,096	1,356

С_ЭКВ = 0,62 %

Скорость охлождения металла шва:

(5)

где ₀ – скорость охлаждения металла шва, ^оС/с

(определяется по термокинетической диаграмме для данной марки

стали – рис.3);

l – коэффициент теплопроводности, кал/(см×с×^оС);

c r – теплоемкость металла, кал/(см³×^оС);

Т _пл – температура плавления металла, ^оС;

q/ v _св– погонная энергия, кал/см;

S – свариваемая толщина, см;

Т ₀ – начальная температура свариваемого соединения (температура подогрева), ^оС (определяется в зависимости от вида соединения, свариваемой толщины и эквивалентного содержания углерода в данной марке стали по номограмме – рис. 4).

Если Т ₀ < 20^оC, то принять Т ₀ = 20^оС.

₀ = 0,5;

Т₀ = 100;

q/V_св =200943,3 кал/см;

Скорость сварки:

v_св=0,24 , (6)

где n_св - скорость сварки, см/с.

Если n_св < 5 м/ч (< 0,139 см/с), то принять n_св = 5 м/ч;

h - к.п.д. процесса; (в расчете принять h =0,9).

v_св= 0,0259 см/с;

т.к v_св < 0,139 см/с, то v_св = 0,139 см/c;

v_св=500,4 cм/ч;

Площадь проплавленного металла за 1 проход:

F_н = 0,28 (7)

где F _н – площадь наплавленного металла за 1 проход, мм²;

v _св – скорость сварки, м/ч;

r – плотность материала, г/см³ (принять r = 7,87 г/см³).

F_н =0,6621см²;

F_н =66,21 мм²;

F_сеч = (F_окр/4 + 2*F_тр.б + F_тр.м + F_кв +F_пр)*2; (8)

Виды разделок представлены в Приложении.

Условное обозначение сварного соединения	Конструктивные элементы	Способ сварки	s	е ±2	е± 2
подготовленных кромок свариваемых деталей	сварного шва
Т5			АФ

F_сеч =368,52 мм²;

Число проходов, необходимое для заполнения сечения:

n = (9)

где n – число проходов, необходимое для заполнения всего сечения;

F _сеч – площадь поперечного сечения разделки кромок свариваемого соединения, мм².

n =6;

Количество электроэнергии:

Q = , (10)

где Q – количество электроэнергии, кВт/ч;

А – количество изделий данного вида на годовую программу;

в расчете принять: А = 100 изделий;

L – длина шва, необходимого для заполнения заданного сечения при длине изделия, равной 1 пог.м. L = 1×n, м.

Q = кВт/ч;

Стоимость электроэнергии:

C = Q×S _ээ, (11)

где С – стоимость электроэнергии, руб;

S _ээ – стоимость 1 кВт/часа электроэнергии, руб, принять S _ээ= 3,00 руб.

C = руб.

Выводы по работе:

С помощью АДСФ сваривают стали различного химического состава, цветные металлы и сплавы на их основе.

При соединении деталей большой толщины перед сваркой проводится механическая обработка их кромок с соблюдением требований ГОСТа на конструктивные элементы. К конструктивным элементам относятся: притупление кромок (с), зазор (в), угол скоса кромок (α), ширина шва (е), усиление шва (g).

Режим сварки выбирается исходя из исходных данных: зная толщину заготовки – выбираем ток сварки I _св, зная ток сварки вычисляем напряженность дуги U_g.

Свариваемость металлов – это их способность образовывать неразъёмное соединение с заданным комплексом свойств в условиях данного сварочного технологического процесса. На свариваемость сталей наибольшее влияние оказывает углерод. В данной работе в соединении содержание углерода 62 %.

Это четвертая группа сталей, наиболее трудно поддающаяся сварке и практически всегда склонные к образованию трещин в зоне сварного соединения. Сварку этих сталей выполняют с обязательным предварительным или сопутствующим нагревом до 300/400 ^оС, а после сварки подвергают термической обработке.

Сварку данного изделия производят за 6 проходов:

1) По 1 корневому валику с 2-х сторон;

2) Заполнение ½ части верхней и нижней разделки;

3) Заварка до конца верхней части с двух сторон разделки.

Дата добавления: 2015-08-02