ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Сила воли ведет к действию, а позитивные действия формируют позитивное отношение

Как определить диапазон голоса - ваш вокал

Игровые автоматы с быстрым выводом

Как цель узнает о ваших желаниях прежде, чем вы начнете действовать. Как компании прогнозируют привычки и манипулируют ими

Целительная привычка

Как самому избавиться от обидчивости

Противоречивые взгляды на качества, присущие мужчинам

Тренинг уверенности в себе

Вкуснейший "Салат из свеклы с чесноком"

Натюрморт и его изобразительные возможности

Применение, как принимать мумие? Мумие для волос, лица, при переломах, при кровотечении и т.д.

Как научиться брать на себя ответственность

Зачем нужны границы в отношениях с детьми?

Световозвращающие элементы на детской одежде

Как победить свой возраст? Восемь уникальных способов, которые помогут достичь долголетия

Как слышать голос Бога

Классификация ожирения по ИМТ (ВОЗ)

Глава 3. Завет мужчины с женщиной

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Стыковая контактная сварка

Методические указания к

Лабораторной работе № 7

Контактная сварка

Стыковая контактная сварка

Точеная и шовная контактные сварки

по дисциплине

ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Направление подготовки:

Специальность:

Формы обучения очная

Тула 2010 г.

Методические указания к лабораторным работам составлены доцентом С. К. Захаровым и обсуждены на заседании кафедры СЛиТКМмеханико-технологического факультета

Протокол № 1 от « 31 » августа 2010 г.

Зав. кафедрой ______________________А.А. Протопопов

Методические указания к лабораторным работам пересмотрены и утверждены на заседании кафедры СЛиТКМ механико-технологического факультета,

протокол №___ от « » ____________________________ 20___ г.

Зав. кафедрой ______________________А.А. Протопопов

Лабораторная работа № 7.1

Стыковая контактная сварка

1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ

Ознакомление с технологией стыковой контактной сварки.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Контактная сварка - это сварка с применением давления и теплоты, выделяющейся при прохождении электрического тока через находящиеся в контакте соединяемые элементы детали или изделия.

2.1. Физическая сущность процесса контактной сварки

По виду энергии, используемой для образования сварного соединения, контактная сварка относится к термомеханическому классу.

Для осуществления контактной сварки необходимы два вида энергии: - теплота;

- давление.

2.1.1. Теплота в процессе контактной сварки

Количество теплоты, необходимое для осуществления контактной сварки, определяют по закону Джоуля-Ленца

Q = I² R t,

где Q - количество теплоты, Дж;

I - сила сварочного тока, А;

R - полное сопротивление участка сварочной цепи, в котором происходит выделение теплоты, Ом;

t - время прохождения электрического тока, с.

Полное сопротивление сварочной цепи

R= R₁ + R₂ + R₃,

где R₁ - сопротивление контакта между свариваемыми элементами, Ом.

R₂ - сопротивление материала свариваемых элементов на участке прохождения электрического тока, Ом.

R₃ - сопротивление контакта между токоподводящими электродами и свариваемыми элементами, Ом.

Основными источниками теплоты являются сопротивления R₁ и R₂. Теплота, выделяемая сопротивлением R₃ в значительной степени отводится токоподводящими электродами.

Сумма сопротивлений R₁ и R₂ незначительна и не превышает 0,005… 0,1 Ом. Во избежание тепловых потерь время прохождения тока назначают небольшим: секунды и доли секунд, а сварочный ток используют весьма большой силы: 1...500 кА.

Второй путь интенсификации процесса нагрева, которым часто пользуются на практике, заключается в искусственном поддержании неплотного контакта между свариваемыми элементами. Контактное сопротивление R₁ достигает больших значений, что приводит к ускоренному выделению большого количества теплоты.

Температура в зоне контакта свариваемых элементов друг с другом достигает значений, при которых происходит плавление и даже кипение свариваемого материала. Материал околошовной зоны разогревается за счёт теплопроводности.

2.1.2. Давление в процессе контактной сварки

Давление в процессе контактной сварки способствует сближению свариваемых элементов до возникновения межатомных сил сцепления.

Величина давления зависит от пластическихсвойств материала,способа соединения и размеров свариваемых элементов.

Удельное давление при контактной сварке составляет1...100МПа, или 1...100 МН/м².

2.2. Виды контактной сварки

При контактной сварке соединяемые элементы детали или изделия собирают встык или внахлёстку и с помощью специальных электродов подводят к ним электрический ток.

Способ сборки соединяемых элементов перед сваркой зависит от их конструктивных особенностей и предопределяет вид контактной сварки.

Основными видами контактной сварки являются:

- стыковая;

- точечная;

- шовная.

2.3. Стыковая контактная сварка

Стыковая контактная сварка - это сварка, при которой соединение свариваемых элементов детали происходит по всей поверхности стыкуемых торцов (рис. 1).

Рис. 1. Схема стыковой контактной сварки

При стыковой контактной сварке элементы свариваемой детали собирают встык и закрепляют в специальных зажимах сварочной машины. Один из зажимов неподвижен, второй подвижен и осуществляет сжатие элементов детали после их нагрева до пластического состояния (осуществляет осадку).

Электрический ток от сварочного трансформатора подаётся к зажимам машины, а от них - к свариваемым элементам. При прохождении электрического тока через свариваемые элементы детали или изделия они разогреваются.

Методом стыковой контактной сварки можно сваривать прутки сплошного сечения, полосы, ленты, рельсы, балки, трубы толсто- и тонкостенные (рис. 2).

Рис. 2. Виды свариваемых сечений при стыковой контактной сварке

Для обеспечения равномерного нагрева торцы свариваемых элементов должны быть перпендикулярны усилию осадки; различие в диаметрах не должно превышать 15%, а в толщине - 10%.

Перед сваркой торцы свариваемых элементов зачищают до металлического блеска: удаляют окисные плёнки и всевозможные загрязнения.

При закреплении свариваемых элементов в зажимах сварочной машины необходимо правильно назначить установочную длину - величину выступающих из зажимов машины концов свариваемых элементов.

Установочная длина зависит от электропроводности и теплопроводности материала каждого свариваемого элемента, а также от способа сварки.

2.3.1. Методы стыковой контактной сварки

Стыковую контактную сварку можно осуществлять следующими методами:

- сопротивлением;

- оплавлением.

Сварка сопротивлением - это такой метод стыковой контактной сварки, при котором:

- вначале приводят в соприкосновение свариваемые элементы,

- затем включают электрический ток. В процессе нагрева свариваемые элементы прижимают торцами друг к другу с небольшим усилием Р_сж. После нагрева до пластического состояния свариваемые элементы сдавливают с большим усилием Р_ос. - производят осадку.

После осадки свариваемые элементы укорачиваются за счет пластической деформации материала в прилежащих к торцам областях.

В месте стыка соединяемых элементов образуются утолщения -.усиление.

Сварка оплавлением – это такой метод стыковой контактной сварки при котором;

- вначале включают электрический ток,

- затем приводят в соприкосновение свариваемые элементы.

В процессе нагрева свариваемые элементы находятся в слабом соприкосновении друг с другом. Слабый контакт между свариваемыми элементами способствует процессу непрерывного оплавления на торцах и нагреву прилежащих к ним областей материала производят осадку.

После осадки свариваемые элементы укорачиваются за счёт выдавливания расплавленного материала и шлака из плоскости стыка и за счет пластической деформации материала в прилежащих к торцам областях.

В месте стыка соединяемых элементов образуется небольшое усиление и грат - застывшие капли выдавленных материала и шлака.

Сварка оплавлением с подогревом является разновидностью сварки оплавлением.

Подогрев свариваемых элементов осуществляют чередованием коротких замыканий с процессом непрерывного оплавления. Такой способ нагрева уменьшает потребляемую электрическую мощность.

Заключительный этап сварки оплавлением с подогревом ведут так же, как и при сварке оплавлением.

2.3.2. Режим стыковой контактной сварки

На параметры режима стыковой контактной сварки оказывают влияние:

- физико-механические характеристики свариваемого материала:

- размеры соединяемых элементов детали или изделия:

- метод сварки.

Основные параметры режима стыковой контактной сварки:

I - сила сварочного тока, А;

Р - усилие осадки или сжатия, Н;

t - длительность нагрева или время действия тока, с.

Расчётные зависимости для определения параметров режима стыковой контактной сварки.

Сила сварочного тока

I=i*F

где I - сила сварочного тока,А;

i- плотность тока,А/мм² ;

F- площадь свариваемого сечения, мм²

Усилие осадки

P_ос=P_ос *F,

где P_ос - усилие осадки, Н;

P_ос- удельное давление осадки, МПа или МН/м²;

F – площадь свариваемого сечения, м².

Время действия сварочного тока находятся в обратной пропорциональной зависимости от силы тока: чем больше сила сварочного тока, тем меньше время, затрачиваемое на нагрев свариваемых элементов, тем выше производительность сварки.

Время действия сварочного тока t назначают ориентировочно и впоследствии уточняют в процессе отладки технологического процесса сварки.

Сила сварочного тока I и время нагрева t зависят от выбранного режима стыковой контактной сварки.

Режимы стыковой контактной сварки в зависимости от скорости нагрева:

- жёсткий;

- средний;

- мягкий.

Жёсткий режим контактной сварки отличается от мягкого большей силой сварочного тока и меньшим временем его действия.

Рекомендуемые режимы стыковой контактной сварки для каждого метода сварки и для определённого вида свариваемого материала даны вприложениях 1 и 2.

После назначения режимов стыковой контактной сварки подбирают тип сварочной машины.

2.3.3. Сварочные машины для стыковой контактной сварки

Сварочную машину для стыковой контактной сварки подбирают по силе сварочного тока и по усилию осадки.

Маркировка состоит из двух заглавных букв русского алфавита и четырех цифр без знаков разделения.

Буквы обозначают название машины и вид контактной сварки:

А или М - первая буква маркировки обозначает название машины: "Автомат", "Агрегат" или "Машина";

С, Т или Ш - вторая буква маркировки обозначает вид сварки:

"Стыковая", "Точечная" или "Шовная".

Цифры обозначают номинальную силу сварочного тока и номер модели машины:

- первые две цифры - номинальный сварочный ток, кА;

- вторые две цифры - номер модели машины.

Некоторые виды сварочных машин для стыковой контактной сварки приведены в приложении 3.

3. ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ, ОБОРУДОВАНИЕ, ИНСТРУМЕНТЫ, МАТЕРИАЛЫ

3.1. Машина для стыковой контактной сварки.

3.2. Образцы для стыковой контактной сварки.

3.3. Плакаты.

3.4 Кинопроектор.

4. ЗАДАНИЕ НА РАБОТУ

4.1. Усвоить сущность стыковой контактной сварки как сварки термомеханического класса.

4.2. Освоить технологию стыковой контактной сварки.

4.3. Усвоить принцип расчёта режима стыковой контактной сварки.

5. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

5.1. Ознакомиться с описанием работы.

5.2. Ознакомиться с устройством и принципом работы машины для стыковой контактной сварки.

5.3. Произвести сборку и закрепление на машине свариваемыхобразцов.

5.4. Произвести сварку на жестком и мягком режимах методами:

- сопротивления;

- оплавления.

5.5. Сравнить сварные соединения, полученные сваркой сопротивлением и сваркой оплавлением.

5.6.Рассчитать режим стыковой контактной сварки. Методика и рекомендации по расчету режима стыковой контактной сварки приведены вприложении 4.

5.7. Подобрать сварочную машину по результатам расчёта режима стыковой контактной сварке. Техническая характеристика сварочных машин длястыковой сварки приведена в приложении 3.

5.8. Результаты расчета режима стыковой контактной сварки и выбора сварочной машины занести в таблицу.

5.9. Ответить на контрольные вопросы.

6. ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА

Отчет по настоящей лабораторной работе должен содержать:

6.1. Цель и задачи работы.

6.2. Определение сущности контактной сварки.

6.3. Краткое описание видовэнергии для осуществления процесса контактной сварки.

6.4. Перечислениевидов контактной сварки.

6.5. Краткое определениесущности стыковой контактной сварки.

6.6. Схему стыковой контактной сварки.

6.7. Краткую характеристику методов стыковой контактной сварки

6.8. Расчётные зависимости для определения параметроврежимастыковой контактной сварки.

6.9. Таблицу с результатами расчётарежима стыковой контактной сварки.

Таблица

Результаты расчета режима стыковой контактной сварки

6.10. Ответы на контрольные вопросы.

7. КОНТРОЛЬНЫЕВОПРОСЫ

7.1. Назовите виды поперечных сечений элементов деталей или изделий, которые можно сваривать методом стыковой контактной сварки,

7.2. Назовите причины укорачивания свариваемых элементов посла осадки при стыковой контактной сварке.

- сопротивлением;

- оплавлением.

7.3. Какой метод стыковой контактной сварки дает более прочное соединение?

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Алексеев Е.К., Мельник В.И. Сварка в промышленном строительстве. – М.: Стройиздат, 1977.-360 с.

2. Кабанов Н.С. Сварка на контактных машинах. - М.: Высшая школа, 1979.-215 с.

3. Сварка и резка в промышленном строительстве: Справочник/ Под. ред. Б.Д. Малышева.-М.: Стройиздат, 1977. -780 с.

4. Аксельрод Ф.А., Зайцев М.П. Контактная сварка. - М.: Профтехиздат, 1962. - 464 с.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1

Ориентировочные режимы стыковой контактной сварки методом сопротивления изделий из низкоуглеродистой стали

Приложение 2

Ориентировочные режимы стыковой контактной сварки методом оплавления изделий из низкоуглеродистой стали

Приложение 3

Техническая характеристика машин для стыковой контактной сварки

Приложение 4

Методика расчета режима стыковой контактной сварки

Расчет режима стыковой контактной сварки произвести в следующей последовательности.

1. Определить видсвариваемого материала.

2. Выбрать метод сварки: сопротивлением, оплавлением или оплавлением с подогревом.

Стыковую сварку сопротивлением применяют для соединения элементов со сплошным сечением типа круга, квадрата и т.д., но с размером поперечного сечения D не более 20 мм, а также для соединения толстостенных труб.

Прочность сварного соединения, полученного методом сопротивления, обычно несколько ниже прочности основного металла.

Стыковую сварку оплавлением применяют для соединения элементов слюбыми формами сечения, любых размеров.

Прочность сварного соединения, полученного методом оплавления, близка к прочности основного металла.

Кроме того, стыковой сваркой оплавлением сваривают стали высо-коуглеродистые и низколегированные, а также цветные металлы и их сплавы.

3. Определить установочную длину.

Установочная длина для изделий из низкоулеродистой стали равна:

- при сварке сопротивлением - 0,5…1,0D.

- при сварке оплавлением - 0,75…1,0D или 4...5d

где D - диаметр, сторона квадрата и т.д., мм;

d - толщина элемента,мм.

Для изделий из цветных металлов и сплавов установочная длина в 2…3 раза больше,чем для изделий из стали.

4. Определять величину осадки а или осадки с оплавлением (а + b) в зависимости от выбранного метода стыковой контактной сварки, используя данные приложений 1 или 2.

5. Определить площадь свариваемого сечения F, мм².

6. Определить силу сварочного тока I, А; используя данные приложений 1 или 2.

Высокоуглеродистые и низколегированные стали обладают повышенным удельным электросопротивлением и пониженной теплопроводностью. Для них плотность тока i в 1,5... 2 раза меньше, чем для низкоуглеродистых сталей.

Цветные металлы и их сплавы обладают высокими электропроводностью и теплопроводностью. Для них плотность тока следует назначать значительно выше, чем для низкоуглеродистых сталей.

7. Определить усилие осадки Р_ос, Н, используя данные приложений 1 или 2.

При сварке высокоуглеродистых и низколегированных сталей давление осадки следует назначать примерно в 1,5 раза выше,чем при сварке низкоуглеродистых сталей.

При сварке цветных металлов и их сплавов давление осадки не должно превышать 10...15 МПа или 10...15 МН/м².

8. Определить ориентировочновремя нагрева t, с, используя данные приложений 1 или 2.

9. Выбрать тип сварочной машины для стыковой контактной сварки на основании расчетов силы сварочного тока I и усилия осадки Р_ос используя данные приложения 3.

Лабораторная работа № 7.2