Сварка металлов. Лабораторные работы. Единое окно доступа к образовательным ресурсам Главная Каталог Библиотека Форум Новости Глоссарий Порталы О проекте Сварка металлов. Лабораторные работы Текстовая версия документа PDF (размер: 407.7 КБ) Качество преобразования для различных документов может сильно различаться. Изображения (картинки, формулы, графики) в документе игнорируются. Защищённый документ не может быть преобразован. Предыдущая 1 2 3 Следующая ♦ Издательство ТГТУ ♦ Министерство образования Российской Федерации Тамбовский государственный технический университет СВАРКА МЕТАЛЛОВ Лабораторные работы для студентов 1 – 4 курсов специальностей 1705, 1706, 1201, 2008, 2002, 3113, 3114, 2903 всех форм обучения Издание четвертое, переработанное и дополненное Тамбов ♦ Издательство ТГТУ ♦ 2004 УДК 621.791.052(075) ББК К641я73-5 С24 Рецензент Ю. И. Головин С о с т а в и т е л и: Л. Н. Тялина, Н. В. Федорова С24 Сварка металлов: Лаб. раб. / Сост.: Л. Н. Тялина, Н. В. Федорова. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. тех. ун-та, 2004. 32 с. Изложена методика проведения лабораторных работ по изучению различных видов электросварки, оценке качества сварного шва и металлографической структу- ры околошовной зоны. Лабораторные работы предназначены для студентов 1 – 4 курсов специальностей 1705, 1706, 1201, 2008, 2002, 3113, 3114, 2903 всех форм обучения. УДК 621.791.052(075) ББК К641я73-5  Тамбовский государственный технический университет (ТГТУ), 2004 Учебное издание СВАРКА МЕТАЛЛОВ Лабораторные работы Издание четвертое, переработанное и дополненное Составители: Тялина Людмила Николаевна, Федорова Наталья Васильевна Редактор З.Г. Чернова Инженер по компьютерному макетированию М.Н. Рыжкова Подписано к печати 15.03.2004 Формат 60 × 84/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Гарнитура Times New Roman. Объем: 1,86 усл. печ. л.; 1,75 уч.-изд. л. Тираж 100 экз. С 216М Издательско-полиграфический центр Тамбовского государственного технического университета 392032, Тамбов, Советская, 106, к. 14 ♦ Издательство ТГТУ ♦ Лабораторная работа 1 РУЧНАЯ ДУГОВАЯ СВАРКА Цель работы: изучить оборудование сварочного поста, освоить методику подбора режимов сварки, ис- следовать технологические свойства электродов, снять внешнюю характеристику источни- ка тока. Оборудование, приборы, инструменты, материалы: сварочный пост переменного тока с электроизме- рительными приборами (амперметром, вольтметром), весы циферблатные с гирями, секун- домер, линейка, электроды, стальные пластины для наплавки. ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ Ручная дуговая сварка (РДС) относится к термическому классу. Источником тепла служит электри- ческая дуга, возникающая между электродом и свариваемым изделием при протекании постоянного или переменного тока. При ручной дуговой сварке на стабильность горения дуги, качество наплавки или сварного шва, на производительность процесса влияет ряд факторов, важнейшие из которых: 1) правильный подбор и расчет основных параметров сварки; 2) правильный выбор источника питания (переменного, постоянного тока); 3) технологические свойства электродов. Для питания сварочной дуги применяют источники перемен- 1 ного и постоянного тока. Источ- 3 никами питания дуги переменно- го тока при ручной дуговой свар- ке являются сварочные транс- Ι форматоры с увеличенным маг- нитным рассеянием и подвиж- 2 ными обмотками типа ТС, ТСК, ТD, схема которых показана на рис. 1. Сердечник трансформатора 1 стержневого типа, катушки первичной обмотки 2 неподвиж- ны, а катушки вторичной обмот- ки 3 перемещаются вверх и вниз РИС. 1 КОНСТ- вручную с помощью винта и ру- РУКТИВНАЯ СХЕМА коятки, расположенной на сварочного крышке кожуха трансформатора. трансформатора Сварочный ток регулируется изменением расстояния между первичной и вторичной обмотками. При сближении обмоток магнитный поток рассеяния (часть основного магнитного потока, частично за- мыкающегося по воздушному зазору между обмотками) и индуктивное сопротивление уменьшаются, а сварочный ток увеличивается. Минимальный сварочный ток соответствует наибольшему расстоянию между обмотками. Υ, Β Свойства источника тока опреде- α ляются его внешней характеристикой, 2 представляющей зависимость напря- 〈 1 〉 Ι, Α жения на зажимах источника от тока в сварочной цепи U = f (I ). Устойчивость горения дуги зависит от соотношения форм внешней характеристики источ- ника и статической характеристики ду- ги. Для ручной дуговой сварки, когда характеристика дуги жесткая (рис. 2, кривая 1), внешняя характеристика ис- Рис. 2 Соотноше- точника питания должна быть круто- ние падающей (кривая 2). Кроме того, при внешней характе- крутопадающей характеристике облег- ристики тока и чается зажигание дуги за счет повы- статической шенного напряжения холостого хода и характеристики ограничивается ток короткого замыка- дуги ния. Режим сварки один из основных элементов технологического процесса, который определяет каче- ство и производительность сварки. При РДС основными параметрами режима являются диаметр элек- трода Dэ в мм, сварочный ток Iсв в амперах, напряжение на дуге Uд в вольтах и скорость сварки Vсв в м/ч. Определение режима сварки начинают с выбора диаметра электрода, его типа и марки. Диаметр электрода Dэ выбирается в зависимости от толщины свариваемого металла S (табл. 1) при сварке стыко- вых соединений и от катета шва h (табл. 2) при сварке угловых и тавровых соединений. 1 Значения диаметра электрода в зависимости от толщины свариваемых деталей Толщина де- 1,5 … 4 … 9 … 13 … 16 … 3 талей S, мм 2 8 12 15 20 Диаметр элек- 1,6 … трода Dэ, мм 3 4 4-5 5 5 … 6 2 2 ЗНАЧЕНИЯ ДИАМЕТРА ЭЛЕКТРОДА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ КАТЕТА ШВА Катет шва h, мм 3 4…5 6…9 Диаметр электрода Dэ, 3 4 5 мм При сварке вертикальных швов диаметр электрода принимают больше пяти миллиметров, а гори- зонтальных и потолочных более четырех миллиметров. Диаметр электрода более шести миллиметров принимается редко. Марку электрода выбирают в зависимости от химического состава свариваемого металла. Покрытие электрода со шлакообразующей основой на базе карбонатов кальция или магния и плавикового шпата называется основным. Основные покрытия пригодны для сварки и углеродистых, и легированных ста- лей. Наиболее известные марки электродов этой группы – УОНИИ-13/45, АНО-7, АНО-8. Наплавлен- ный ими металл обладает высокой ударной вязкостью при отрицательных температурах. Покрытие со шлакообразующей основой на базе рутила (TiO2) называют рутиловым, которое явля- ется наиболее распространенным в нашей стране. Широко используют электроды марок МР-3, ОЗС-4, АНО-4 из-за высоких механических свойств швов и хороших сварочно-технологических характеристик. При выборе типа электрода следует руководствоваться ГОСТ 9467–75. В нем предусмотрено девять типов электродов: Э38, Э42, Э46, Э46А, Э50, Э50А, Э55, Э60. Их приме- няют для сварки углеродистых и низколегированных сталей с временным сопротивлением разрыву до 600 МПа. Для сварки легированных сталей с временным сопротивлением свыше 600 МПа используют электроды Э70, Э150. Если к металлу шва предъявляют повышенные требования по пластичности и удар- ной вязкости берут электроды Э42А, Э46А, Э60А. Тип электрода выбирают таким образом, чтобы проч- ность металла шва и прочность основного металла были примерно равны. Например, если у основного металла в = 480 МПа, то следует выбирать электрод типа Э50 или Э50А. Сварочный ток в зависимости от диаметра электрода определяют по формуле Iсв = k Dэ , А, (1) где Dэ – диаметр электрода, мм; k – коэффициент, зависящий от диаметра электрода и типа покрытия. 3 Значения опытного коэффициента в зависимости от диаметр электрода Диаметр электро- 2 3 4 5 6 да Dэ, мм Опытный 25… 30… 35… 40…5 45…6 коэффициент, k 30 45 50 5 0 Повышенные значения коэффициента принимают при сварке нижних швов, а пониженные – верти- кальных, горизонтальных и потолочных. Напряжение на дуге определяют по формуле U д = α + βLд , (2) где α – падение напряжения на электроде ( α = 10 … 12 В – для стальных электродов, α = 35 … 38 В – для угольных электродов); β = 2 В/мм – падение напряжения на 1 мм дуги; L ä – длина дуги, мм. Для наи- более широко применяемых электродов в среднем U ä составляет 25 … 28 В. Расплавление металла электрода характеризуется коэффициентом расплавления α p , который пока- зывает, какая масса металла электрода при силе тока в один ампер расплавится за один час горения ду- ги: Gp αp = , г/А ч, (3) I св t где Gр – вес расплавленного металла, г; Iсв – сила сварочного тока, А; t – время горения дуги, ч. Не весь расплавленный металл электрода переносится в шов. Часть его теряется на разбрызгивание, испарение и угар. Поэтому производительность процесса сварки определяют, исходя из коэффициента наплавки α í , который меньше коэффициента расплавления на величину потерь электродного металла, Gр αр = , г/А. ч, (4) I св t где Gн – вес наплавленного металла, г. Коэффициент потерь Gp − Gн ψ= ⋅ 100 % . (5) Gр Значения рассмотренных коэффициентов зависят от марок электродов, рода и полярности тока и со- ставляют α p = 7 … 13 г/А ч; α í = 6 … 12,5 г/А ч; ψ = 5 … 25 %. Скорость сварки определяют из выражения α н I св Vсв = , м/ч, (6) γ Fнм где Vсв – скорость сварки, м/ч; α í – коэффициент наплавки, г/А ч; γ – плотность металла, г/см3 (для стали γ = 7,85 г/см3); Fнм – площадь сечения наплавленного металла шва, представляющая сумму эле- ментарных геометрических фигур, составляющих сечение шва, мм2. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 1Изучить оборудование сварочного поста. 2Изучить устройство и принцип работы источника питания электрической дуги. 3Снять внешнюю характеристику источника тока. Чтобы построить внешнюю характеристику, необходимо получить три характерные точки а, б, с (рис. 2), которые соответствуют режимам холостого хода, рабочему режиму, режиму короткого замыкания. Для получения точки а необходимо при вклю- ченном источнике питания и разомкнутой цепи снять показания амперметра и вольтметра. Для получе- ния точки с необходимо сварочную цепь замкнуть накоротко и определить ток короткого замыкания по амперметру. Для получения точки б необходимо в процессе наплавки снять показания амперметра и вольтметра. Результаты измерений занести в табл. 4 и по этим данным построить внешнюю характери- стику источника питания (рис. 3). 4 ЭКСПЕРИМЕН- U, B ТАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ ∉◊◊  〈  ∠∑ ◊〈∫ 40 – Υ, 30 – Ι, ℵ ℜ 20 – ∏〉∫ ⌡ 10 – 〉∫∑  ∑∑ ⌠  100 200 300 I, A РИС. 3 ВНЕШНЯЯ ХАРАКТЕРИСТИКА источника тока 5 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ РЕЖИМА ручной дуговой сварки № Марка Временное Толщи- Вид Положение вари- стали сопротивле- на соеди- шва в анта ние разры- металла нения пространст- ву σ в , МПа S, мм ве 1 ВСт3сп 400 4 угловое нижнее 2 10 340 6 угловое нижнее 3 20Г 460 3 стыко- нижнее 4 16ГС 530 5 вое потолочное 5 15ХСН 500 8 стыко- вертикаль- 6 Д 520 7 вое ное 7 10Г2С 370 7 стыко- нижнее 8 ВСт2сп 470 10 вое нижнее 9 14Г2 450 6 стыко- нижнее 10 09Г2 380 4 вое потолочное 15 угловое вертикаль- стыко- ное вое стыко- вое стыко- вое 4 Рассчитать режим ручной дуговой сварки. Для расчета параметров РДС исходные данные взять в табл. 5, согласно номера варианта, заданного преподавателем. а) Выбрать диаметр электрода (табл. 1 и 2). б) Определить величину сварочного тока по формуле (1) и табл. 3. в) Определить напряжение на дуге по формуле (2). г) Выбрать тип и марку электрода. д) Полученные данные занести в табл. 6. 6 РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ РУЧНОЙ ДУГОВОЙ СВАРКИ Номер Диаметр Сварочный Сварочное Тип вариан- электрода Dэ , ток Iсв , А напряжение элек- та мм Uд , В трода 5 Рассчитать коэффициенты расплавления, наплавки и потерь по формулам (3) – (5). 6 Определить скорость сварки по формуле (6). СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА 1 Название и цель работы, описание оборудования сварочного поста. 2 Схема источника питания и описание основных его узлов. 3 Экспериментальные данные (табл. 4) и внешняя характеристика источника питания (рис. 3). 4 Расчет параметров режима ручной дуговой сварки, табл. 6. 5 Расчет технологических коэффициентов электродных покрытий. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1 Устройство и принцип работы сварочного трансформатора. 2 Электрическая дуга и ее свойства. 3 Внешняя характеристика источника питания и требования к ней. 4 Сварочные электроды. 5 Основные параметры режима ручной дуговой сварки. Литература: [1, с. 80 – 81], [4, с. 278 – 280]. Лабораторная работа 2 ПОЛУАВТОМАТИЧЕСКАЯ СВАРКА В СРЕДЕ УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА Цель работы: знакомство с особенностями, оборудованием и технологией полуавтоматической сварки в сре- де углекислого газа. Материалы, оборудование, инструменты: полуавтомат марки ПДГ-312-1УЗ, сварочная проволока, пла- стины для наплавки. Общие методические указания Особенность полуавтоматической сварки в среде углекислого газа заключается в том, что электри- ческая дуга горит между голой электродной проволокой и свариваемым металлом в среде углекислого газа, который оттесняет воздух из зоны сварки. В интервале высоких температур углекислый газ явля- ется активным окислителем, так как диссоциирует с образованием атомарного кислорода: СО2 = СО + О. В результате, в сварочной ванне могут протекать следующие реакции: С + О = СО, Fе + О = FеО, Mn + O = MnO, Si + 2O = SiO2. Из этих реакций видно, что при сварке в углекислом газе происходит повышенное выгорание эле- ментов, входящих в состав основного металла: углерода, кремния, марганца и др. Чтобы подавить реакции окисления, а также пополнить выгоревшие примеси, при сварке в углеки- слом газе применяют электродную проволоку, легированную марганцем и кремнием. Они восстанавли- вают железо из его закисей, при этом образовавшиеся окислы марганца и кремния переходят в шлак: FeO + Mn = MnO + Fe; 2FeO + Si = SiO2 + 2Fe. Сварка в среде углекислого газа – процесс высокопроизводительный – может выполняться во всех пространственных положениях и производится постоянным током обратной полярности. Переменный ток и постоянный ток прямой полярности не применяются из-за недостаточной устойчивости процесса и неудовлетворительного качества и формы шва. В углекислом газе сваривают в основном сварные конструкции из конструкционной углеродистой и низколегированной стали (газопроводы, нефтепроводы, корпуса судов и химических аппаратов и т.п.). Преимущества полуавтоматической сварки в среде углекислого газа с точки зрения ее стоимости и производительности позволяют заменять ею ручную дуговую сварку качественными электродами. Для сварки в углекислом газе применяется полуавтомат ПДГ-312-1УЗ (рис. 4), который предназна- чен для электродуговой сварки проволокой марки Св-08Г2С по ГОСТ 2246-70 диаметром 1,0 … 1,4 мм в углекислом газе изделий из малоуглеродистой и низколегированной стали. ◊; ∑⌡◊; 3 ◊∑∫ ∑〉◊  ∑◊; 4  ∑⌠∫ ; 7  ∑◊∫∑ ◊◊ ◊∫◊  〉◊   ⌠∑〉 ◊∑: Предыдущая 1 2 3 Следующая Поставщики ресурсов Авторам Контакты Обратная связь Вопросы и ответы -