Специальные методы соединения материалов
для студентов направления 150200 - машиностроительные
технологии и оборудование
специальности 150202
“Оборудование и технология сварочного производства”
(дипломированный специалист)
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3
ДОЛЯ ОСНОВНОГО МЕТАЛЛА В НАПЛАВЛЕННОМ ВАЛИКЕ И ПОГОННАЯ ЭНЕРГИЯ
Выполнил студент гр. 620681
Абрамов А. С.
Проверил доц. Татаринов Е.А.
Тула 2012 г.
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ
Изучить влияние режима ручной дуговой наплавки, погонной энергии на долю основного металла шва и на его размеры.
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Независимо от типа и способа выполнения дуговой наплавки валик состоит из определенной доли основного и электродного металлов. Рассмотрим вопрос о влиянии режима ручной дуговой наплавки на долю основного металла в металле валика и на его размеры. Параметрами режима ручной дуговой наплавки являются: сила сварочного тока, напряжение на дуге, диаметр электрода, скорость перемещения дуги, угол наклона электрода и т. д. Сила сварочного тока (А) может быть определена по следующей формуле:
(1)
где k— коэффициент, принимаемый для электродов d= 3 ¸ 4мм равным 30¸45 А/мм2; d эл — диаметр стержня электрода, мм.
Увеличение силы сварочного тока приводит к увеличении эффективной тепловой мощности дуги Qэф, вследствие чего увеличиваются глубина проплавления, выпуклость, ширина валика и скорость плавления электрода. В результате этого доля основного металла в металле шва повышается.
Для определения доли основного металла в металле шва (а в данном случае наплавленного валика) требуется знать площадь сечения наплавленного валика F н (мм2), рассчитываемую по формуле
(2)
и площадь сечения проплавленного металла, которая с некоторой погрешностью может быть определена по формуле
(3)
Тогда
(4)
Повышение напряжения на дуге приводит к снижению глубины провара, так как увеличиваются потери тепла на лучеиспускание, угар и разбрызгивание. Вследствие увеличения длины дуги увеличивается площадь нагрева изделия, т.е. увеличивается ширина валика и, следовательно, уменьшается его выпуклость, так как на величину коэффициентов aЭ и aН напряжение влияет незначительно. Доля же основного металла в наплавленном металле при ручной электродуговой наплавке с увеличением напряжения практически не меняется.
Увеличение диаметра электрода (при одной и той же силе сварочного тока) приводит к уменьшению плотности сварочного тока, температуры дуги, что влечет за собой уменьшение глубины провара и доли основного металла в наплавленном металле, а также увеличение ширины валика.
Погонная энергия — это отношение эффективной тепловой мощности дуги, расходуемой на нагрев изделия, к скорости перемещения дуги, и определяет количество теплоты, введенное дугой в 1 см однопроходного шва или валика, т. е.
(5)
где F— площадь сечения шва или валика, мм2. Следовательно, увеличение энергии приводит к увеличению площади сечения шва, т. е. к изменению доли основного металла в металле шва и формы валика. Скорость перемещения дуги при наплавке равна скорости наплавки.
Примеры решения задач
Задача 1. Определить погонную энергию q П, если известно, что площадь сечения валика равна F = 70 мм2.
Решение
Погонная энергия рассчитывается по формуле(5), т. е.
q п == 650 • 70 = 45 500 Дж/см.
Ответ. q п = 45500 Дж/см.
Задача 2. Определить режимы и массу электродов при наплавке пластин толщиной 8 мм и длиной 10 м. Наплавка производилась электродами УОНИ-13/45 диаметром 4 мм. Площадь поперечного сечения валика 12 мм2.
Решение
Сила сварочного тока рассчитывается по формуле (1)
I СВ = 40 • 4 = 160 А.
Скорость наплавки определяется по формуле
(6)
Следовательно,
v cB = 8 • 160/(7,8 • 12) =13,6 м/ч,
где aН выбирается по данным паспорта на эту марку электрода.
Масса 1 м наплавленного металла при площади сечения валика (мм2) численно равна объему 1 м валика (см3), т. е.
G H1M = g V = 7,8 • 12 = 93,6 г.
Mаcca 10 м валика
G H = G H1M l = 93,6• 10 = 936 г = 0,936 кг.
Масса электродов.для наплавки
g ЭЛ = 0,936 • 1,7 == 1,59 кг.
Ответ. v св=13,б м/ч; G h= 0,936 кг; g эл=1,59 кг.
ОБОРУДОВАНИЕ, ИНСТРУМЕНТ, МАТЕРИАЛ
1. Сварочный пост постоянного тока с электроизмерительными приборами.
2. Пластины из малоуглеродистой стали размером 100 ´ 100 ´ 10 мм.
3. Электроды типа Э46А, Э46Б и Э46Р или другие (по указанию преподавателя).
4. Секундомер.
5. Специальные настольные переносные тиски.
6. Специальная струбцина.
7. Ручной пресс для излома проб.
8. Чертилка.
9. Линейка.
10. Штангенциркуль.