ID: 2675

Название работы: Теория сварочных процессов

Категория: Курсовая

Предметная область: Производство и промышленные технологии

Описание: Расчет задания Листы из низкоуглеродистой стали (СТ-3) толщиной 0,012 м сваривают встык за один проход. Выбор способа и параметров режима дуговой сварки Для листов из низкоуглеродистой стали толщиной 0,012 м выбираем механизированную дуговую сварку...

Язык: Русский

Дата добавления: 2012-11-12

Размер файла: 164.04 KB

Работу скачали: 66 чел.

Расчет задания

Листы из низкоуглеродистой стали (СТ-3) толщиной 0,012 м сваривают встык за один проход.

Выбор способа и параметров режима дуговой сварки

Для листов из низкоуглеродистой стали толщиной 0,012 м выбираем механизированную дуговую сварку под слоем плавленого флюса.

Параметры режима сварки:

1.  Величина сварочного тока                              
2.  Напряжение на дуге                                           
3.  Скорость сварки                                                 
4.  Диаметр электродной  проволоки                    
5.  Скорость подачи электродной проволоки     
6.  Вылет электродной проволоки                        

Построение изохрон

По формуле

определяем  - эффективную тепловую мощность источника нагрева, принимая   (эффективный к.п.д. нагрева изделия дугой) для дуговой сварки под слоем флюса, равным 0,8.

По формуле

находим коэффициент, учитывающий интенсивность понижения температуры при теплоотдаче в окружающую среду с двух сторон пластины , принимая коэффициент полной поверхностной теплоотдачи

(для низкоуглеродистой стали), толщину пластин

и объёмную теплоёмкость

Для расчета распределения температуры поперёк шва в зависимости от расстояния в разные моменты времени  используем схему мощного быстродвижущегося линейного источника в пластине с теплоотдачей:

В курсовой работе принимаются:

= 0,003;  0,005;  0,007;  0,01;  0,012;  0,015;  0,02;  0,03;  0,045м.

= 1,  2,  3,  4,  6,  9,  16,  25,  36с.

далее аналогично

 

Таблица 1

Распределение температуры в зависимости от и :

Время, с	Температура,0С
	Расстояние,м
	0,003	0,005	0,007	0,01	0,012	0,015	0,02	0,03	0,045
1	4030	2439	1120	234	58	5	0,02	3,6*10-9	2,3*10-24
2	3278	2553	1763	792	397	112	7	3	7*10-11
3	2794	2374	1849	1088	687	296	47	0,26	2,3*10-6
4	2485	2182	1805	1222	861	458	116	2,4	3,6*10-4
6	2070	1892	1678	1294	1018	669	266	19	0,06
9	1707	1607	1484	1240	1067	806	438	77	1,6
16	1280	1242	1182	1069	987	841	600	244	24
25	1050	1034	1003	936	890	805	646	355	87
36	836	820	803	764	727	684	583	368	132

Максимальные температуры в точках пластины при действии быстродвижущегося линейного источника определяем по формуле

Подставляем заданные значения и выбранные параметры режима сварки:

далее аналогично

Таблица 2

Максимальные температуры в зависимости от :

, м	0,003	0,005	0,007	0,01	0,012	0,015	0,02	0,03	0,45
	4297	2575	1836	1281	1064	846	627	403	246

Рис.1. Зависимости температуры от и   (изохроны). Распределение максимальной температуры показано пунктирной линией.

Построение изотерм температурного поля предельного состояния.

 

Изотермы температурного поля предельного состояния нужно построить для

1600,  1300,  1100,  900,  700 0С

На рис.1 на оси ординат отмечаем температуры 1600,  1300,  1100,  900,  700 0С. Из точек, соответствующих этим температурам, проводим  прямые, параллельные оси абсцисс. Эти прямые пересекают изохронны в нескольких точках.

Эти точки проектируем на ось и определяем отрезки от начала координат до проекции каждой точки. Затем устанавливаем значение времени на каждой кривой-изохроне, соответствующее спроектированному значению .

Таблица 3.

Расстояние от оси шва при разных :

1600 0С		1300 0С		1100 0С		900 0С		700 0С
,с	,м	,с	, м	,с	, м	,с	, м	,с	, м
1	0,0062	1	0,0067	1	0,007	1	0,0075	1	0,008
2	0,0075	2	0,0083	2	0,0089	2	0,0096	2	0,0103
3	0,008	3	0,009	3	0,01	3	0,0109	3	0,0119
4	0,008	4	0,0096	4	0,0107	4	0,0118	4	0,013
6	0,0078	6	0,0098	6	0,0115	6	0,0129	6	0,0147
9	0,0051	9	0,0093	9	0,0116	9	0,014	9	0,0162
16	-	16	-	16	0,0092	16	0,0138	16	0,018
25	-	25	-	25	-	25	0,0118	25	0,0184
36	-	36	-	36	-	36	-	36	0,0133

 

Определяем расстояние, пройденное источником нагрева за время ,

по формуле

Таблица 4

, с	1	2	3	4	6	9	16	25	36
-, м	0,0075	0,015	0,0225	0,03	0,045	0,0675	0,12	0,1875	0,27

По значениям  и   построим изотермы температурного поля предельного состояния:

Значения для     построения   геометрического   места   точек  с максимальными температурами вычисляем по формуле:

далее аналогично

Таблица 5

, с	1	2	3	4	6	9	16	25	36
,м-3	4	5,67	6,96	8	9,89	12	16	20	25

Рис.2  Изотермы температурного поля предельного состояния. 

Расчет термического цикла (аналитический метод расчета)

Для расчета термического цикла в точках, отстоящих на различном расстоянии от оси шва, используем уравнение:

В это уравнение нужно подставить значения   и . Значения берем прежние, а      

далее аналогично

Таблица 6

Время, с	Температура, °С
	Расстояние, м
	0	0,005	0,01	0,015	0,02
1	5327	2439	234	5	0,02
2	3762	2553	792	112	7
3	3068	2374	1088	296	47
4	2654	2182	1222	458	116
6	2162	1892	1294	669	266
9	1760	1607	1240	806	438
16	1310	1242	1069	841	600
25	1036	1034	936	805	646
36	853	820	764	684	583

Время наступления максимальных температур рассчитываем по формуле

 

Таблица 7

	0	0,005	0,010	0,015	0,020
	0	1,56	6,25	14	25

Рис.3. Зависимость температуры от времени для разных значений

(термические циклы).

Определение площадей наплавки и проплавления   

основного металла

Площадь наплавленного металла определяем по формуле:

где - коэффициент расплавления (для  механизированной сварки под флюсом ),

- коэффициент потерь на угар, разбрызгивание и испарение присадочного металла (для механизированной сварки под флюсом ),

- плотность материала (для углеродистых сталей ).

Площадь проплавления основного металла сварочной дугой определяем по формуле:

где - теплосодержание расплавленного металла(для углеродистой стали                      ),

 - термический к.п.д. расплавления (для пластины ).

Определение длины, ширины сварочной ванны, глубины

проплавления основного металла

Длину сварочной ванны при дуговой сварке пластин определяем по формуле:

где - температура плавления свариваемого материала (для низкоуглеродистой стали)

 

 Ширину сварочной ванны при сварке пластин определяем по формуле:

где - основание натурального логарифма ()

 Определение глубины проплавления производим по формуле:

Зная ширину шва и глубину проплавления , определим площадь проплавления по формуле:

где - коэффициент полноты проплавления ()

 Усиление шва определяем по формуле:

где - коэффициент полноты валика ()

Расчет нагрева электродной проволоки проходящим током и сварочной дугой

При механизированной дуговой сварке проволока нагревается проходящим током и теплом электрической дуги. Длина нагреваемой части остается постоянной и равной вылету электрода L.

Нагрев электродной проволоки током

Определяем плотность тока:

Находим начальную скорость нагрева:

 Определяем начальный коэффициент температуроотдачи для стержня:

Вычисляем , принимая начальную температуру :

Принимая , находим по формуле:

Определяем нагрев по формуле:

тогда ,

По номограмме находим   ,откуда

Нагрев электродной проволоки теплом электрической дуги

Нагрев электродной проволоки электрической дугой осуществляется на участке длинной 0,05-0,01 м от торца электрода.

Температура нагрева определяется по уравнению:

где  tт – температура подогрева электродной проволоки током, °С;

 tк – температура капель, °С (tк = 2500 °С);

 х = 0,005 м – расстояние от торца электрода до рассматриваемой точки, м (х = 0-0,01)