Содержание отчета

1. Цель и задачи работы.

2. Схема и сущность процесса ручной дуговой сварки.

3. Принципиальные схемы постов ручной дуговой сварки на постоянном и переменном токе. Методика и результаты экспери­ ментального определения внешних характеристик сварочных аппа­ ратов.

4. Выводы по работе.

3. Техника и режимы дуговой сварки в защитных газах

Изучение техники выполнения сварки различных швов на уста­новке УДГ-301 и полуавтомате ПДГ-305 производится под руко­водством учебного мастера.

Ручная аргонодуговая сварка

Аргонодуговой сваркой выполняют швы стыковых, тавровых и угловых соединений. Сварку неплавящимся электродом применя­ют, как правило, при толщине металла 0,5.. .6 мм. При толщине ли­стов до 2,5 мм рекомендуется сварку производить с отбортовкой кромок. При зазоре 0,1...0,5 мм можно сваривать тонколистовой металл толщиной 0,5...4 мм без отбортовки и разделки кромок. Листы толщиной 4... 12 мм сваривают в стык с V-образной раздел­кой кромок при угле разделки 50.. .70°. Допустимый зазор в стыке составляет не более 1,0 мм.

Демонстрация аргонодуговой сварки производится учебным мастером на примере сварки алюминиевого сплава в следующей последовательности:

подготовка пластин к сварке (записать марку сплава и опера­ции подготовки);

выбор режима сварки совместно со студентами по таблицам, представленным в лаборатории;

настройка установки на заданный режим сварки;

сварка пластин в нижнем положении.

Во время демонстрации процесса сварки необходимо наблюдать за формированием металла шва, движениями горелки и присадоч­ного прутка, записать режим сварки (диаметр электрода, диаметр выходного отверстия сопла горилки, силу тока, напряжения, рас­ход газа), время горения дуги. После сварки следует визуально оце­нить качество сварного соединения.

Механизированная дуговая сварка в углекислом газе

Сварку в углекислом газе производят почти во всех простран­ственных положениях. Листовой металл из углеродистых и низко-углеродистых сталей толщиной 0,6... 1,0 мм сваривают с отбортов­кой кромок. Листы толщиной 1,0.. .8,0 мм сваривают без разделки

52

кромок, но с зазором до 1,0 мм. При толщинах металла более 8,0 мм требуется V-образная разделка кромок.

Изучение техники выполнения дуговой сварки производится путем демонстрации учебным мастером процесса сварки. Учебный мастер осуществляет:

подбор режима сварки для стали СтЗсп по таблицам совместно со студентами;

наплавку валика в нижнем положении на пластину 10 х 50 х 150 проволокой СВ-08 А диаметром 1,6...2,0 мм;

наплавку валика в нижнем положении на пластину 10 х 50 х 150 проволокой СВ-08Г2С диаметром 1,6.. .2,0 мм.

Во время демонстрации процесса сварки необходимо наблюдать за формированием металла шва и движениями сварочного держа­теля, записать режим сварки (силу тока, напряжение, время горе­ния дуги, скорость подачи электродной проволоки); объяснить при­чину образования пор при сварке проволокой марки СВ-08А; отме­тить отличия в процессе формирования металла шва в различных пространственных положениях.

Содержание отчета

1. Цель и задачи работы.

2. Схемы и особенности процесса дуговой сварки в инертных и активных защитных газах.

3. Принципиальные схемы установки для сварки в среде арго­на и полуавтомата для сварки в среде С0₂.

4. Результаты наблюдений техники выполнения дуговой стар­ки в аргоне и углекислом газе.

Лабораторная работа № 7 КОНТАКТНАЯ СВАРКА

Цель лабораторной работы - ознакомление с сущностью процессов, способами, оборудованием и технологическими возможностями контактной электрической сварки.

При выполнении лабораторной работы необходимо:

53

1. изучить сущность процессов, достоинства и недостатки кон­тактной сварки;

2. изучить способы контактной сварки и рациональные обла­сти их применения;

3. ознакомиться с устройством и работой контактной точеч­ной машины, стыковой машины и сварочных клещей;

4. освоить методику выбора параметров режима различных способов контактной сварки.

Оснащение участка лабораторной работы:

оборудование - машины точечной контактной сварки МТ-602 и АТП-25, стыковая сварочная машина МСС-901, сварочные клещи, секундомер, штангенциркуль;

материалы - стержни из низкоуглеродистой стали диаметром 4...6 мм и заготовки из листовой стали толщиной 0,6... 1,2 мм;

плакаты - схемы и описания сварочного оборудования;

справочная литература - стандарты, справочники.

1. Сущность процесса контактной сварки

Контактная сварка - сварка с применением давления, при кото­рой используется тепло, выделяющееся в контакте свариваемых ча­стей при прохождении электрического тока.

Контактная сварка является основным видом сварки термоме­ханического класса.

Нагрев заготовок используют для облегчения пластических де­формаций и разрушения поверхностных окисных пленок.

Количество теплоты (Дж), выделяемое при прохождении тока, определяется в соответствии с законом Джоуля - Ленца:

где t - время действия тока, с; I- ток, A; R - сопротивление участка цели, Ом.

Сопротивление участка цепи при контактной сварке в соответ­ствии с рис. 19 можно определить как

где R_эд - сопротивление контакта между электродом и деталью; R_д - сопротивление основного металла (детали) при его длине L; R_k - сопротивление контакта между соединяемыми деталями.

Контактное сопротивление R_K является наибольшим, что объяс­няется двумя причинами: наличием микронеровностей на сварива­емых поверхностях и окисных пленок. Вследствие этого в данной зоне металл нагревается быстрее до пластического или расплавлен­ного состояния.

При контактной сварке общее сопротивление участка цепи R обычно не превышает 0,005.. .0,1 Ом. По этой причине большие токи (десятки тысяч ампер) можно получить при напряжении 1.. .20 В.

Во избежание дополнительных потерь и снижения производи­тельности время протекания тока исчисляется секундами или доля­ми секунды.

Основными видами контактной сварки являются стыковая, то­чечная и шовная.

1. Стыковая контактная сварка

Стыковая сварка - это контактная сварка, при которой соеди­нение свариваемых частей происходит по всей поверхности стыкуе­мых торцов (рис. 19).

55

54.

Различают стыковую сварку сопротивлением и оплавлением. При стыковой сварке сопротивлением вначале приводят в соприкос­новение торцы свариваемых деталей с приложением небольшого давления и после этого включают электрический ток.

Давление в процессе нагрева остается практически без измене­ния, к концу нагрева его повышают для создания необходимой пла­стической деформации и сварки (рис. 20, а). Нагрев стыка осуще­ствляется обычно до пластичного состояния металла.

Такой способ применяют при сварке деталей из низкоуглероди­стой стали и цветных металлов со сплошным сечением не более 500 мм² для сталей и не более 200 мм² для алюминия и меди. Стыко­вая сварка сопротивлением для получения качественного соедине­ния требует точной подготовки, высокой чистоты свариваемых по­верхностей и контроля температуры нагрева. Применяется она ог­раниченно.

Режим стыковой сварки сопротивлением определяют следую­щие основные параметры:

установочная длина L₁ + L₂ мм;

сварочный ток I, А;

длительность нагрева (сварки) t_СВ с;

давление осадки p; или усилие осадки Р, МПа;

припуск на осадку L_ОС мм.

Стыковую сварку оплавлением выполняют непрерывным или прерывистым оплавлением (с подогревом).

56

При стыковой сварке непрерывным оплавлением детали приво­дят в соприкосновение при включенном токе и очень малом усилии (рис. 20, б). Детали соприкасаются вначале по отдельным неболь­шим площадкам, через которые проходит ток высокой плотности, вызывающий оплавление деталей в результате непрерывного обра­зования и разрушения контактов-перемычек между их торцами.

В результате оплавления на торце образуется слой жидкого ме­талла, который при осадке вместе с загрязнениями и окисными плен­ками выдавливается из стыка, образуя грат. Способ не требует спе­циальной подготовки кромок, имеет высокую производительность. Применяется для сварки тонкостенных труб, листов, рельсов, арма­турных стержней железобетонных изделий, этим способом свари­вают детали компактного (до 1000 мм²) сечения типа прутков из низ­коуглеродистой стали и несколько большего (развитого) сечения детали из труб и листов.

При прерывистом оплавлении детали сближаются под током с медленно нарастающей скорйстью при коротких возвратно-посту­пательных движениях. Импульсное оплавление локализует нагрев и расширяет высокотемпературную зону, предупреждая быструю кристаллизацию расплава. После оплавления всего сечения выклю­чают ток и делают осадку. Импульсное оплавление значительно уменьшает требуемые для оплавления мощность и припуск на оп­лавление.

Сварка прерывистым оплавлением используется для сечений 500... 10000 мм². Для больших деталей (сечение 5000...40000 мм²) ре­комендуется сварка оплавлением с программным управлением то­ком и скоростью перемещения зажимов.

2. Точечная контактная сварка

Точечная сварка - это контактная сварка, при которой сварное соединение получается между торцами электродов, подводящих ток и передающих усилие сжатия.

При точечной сварке соединяемые детали располагаются между электродами, изготовленными из медных сплавов (рис. 21). Форма и размеры электродов зависят от вида сварного соединения и свариваемых деталей.

57

Процесс точечной сварки состоит из следующих операций: сжа­тия свариваемых деталей, включения сварочного тока, выключения тока и снятия усилия сжатия.

Точечная сварка начинается с предварительного сжатия дета­лей электродами, что необходимо для получения электрического контакта между деталями и электродами. Через некоторое время после сжатия электродов включается сварочный ток. При прохож­дении тока выделяется тепло Q, которое зависит от величины тока I, времени его протекания и сопротивления R (см. формулу (8)).

Параметрами режима точечной сварки являются: усилие сжа­тия, сварочный ток, время сварки и диаметр рабочей части элект­рода.

Различают два режима контактной сварки: жесткий и мягкий.

Жесткий режим характеризуется применением больших плот­ностей тока и малым временем процесса. Такой режим применяют для сварки сталей, склонных к образованию закалочных структур, цветных металлов и сплавов.

Мягкий режим характеризуется относительно большой продол­жительностью процесса и меньшими плотностями тока. Мягкий режим применяется преимущественно для углеродистых сталей.

Режим точечной сварки подбирается таким, чтобы диаметр свар­ной точки (литого ядра) d_T достигал заданной величины. Для назна­чения величины d_T используют справочную информацию в виде таб­лиц или эмпирические формулы. В частности, для этих целей мож­но использовать формулу

58

где б - толщина металла, мм.

Усилие сжатия электродов необходимо при сварке не только для создания металлического контакта между соединяемыми деталями, но и дня осуществления пластической деформации в процессе крис­таллизации литого ядра, что необходимо для компенсации усадки, а также для предотвращения выплеска жидкого металла в зазор между деталями. Поэтому давление при точечной сварке снимается после выключения тока.

Усилие сжатия зависит от толщины свариваемых деталей и теп-лофизических свойств металла. Оно задается удельным давлением р и может иметь значения от 50 до 180 МПа. Значение ковочного усилия обычно в 2...3 раза больше усилия сжатия.

Продолжительность включения тока оказывает влияние на ко­личество выделившегося тепла, а следовательно, на размеры жид­кой ванночки металла в ядре сварной точки. Кроме того, длитель­ное время включения тока может привести к перегреву основного металла, расположенного вблизи сварной точки.

Величина сварочного тока зависит в основном от толщины сва­риваемого металла и его химического состава. При этом минималь­ный ток определяет наибольшую длительность процесса сварки (мяг­кий режим). Для сталей эта мягкость характеризуется отсутствием резкого закаливания и большими зонами термического влияния. Жесткий режим - это режим работы, при котором используется предельно возможный сварочный ток. Предел ограничивается не столько размерами расплавленной точки (ядра), сколько опаснос­тью выплеска сильно перегретого жидкого металла по плоскости свариваемого контакта.

Силу тока и усилие сжатия деталей устанавливают постоянны­ми или меняют по определенному графику в течение цикла сварки одной точки. Характер их изменения определяется толщиной и ма­териалом свариваемых деталей. Наиболее распространенные схе­мы циклов точечной сварки приведены на рис. 22.

Шовная сварка - это контактная сварка, при которой соедине­ние свариваемых частей происходит между вращающимися диско­выми электродами, подводящими ток и передающими усилие сжа­тия (рис. 23).

59

3. Шовная контактная сварка

60

Шовная сварка - это контактная сварка, при которой соедине­ние свариваемых частей происходит между вращающимися диско­выми электродами, подводящими ток и передающими усилие сжа­тия (рис. 23).

Как и при точечной сварке, детали обычно собирают внахлест­ку. На практике применяют следующие способы сварки: непрерыв­ную, прерывистую с непрерывным вращением роликов.

Непрерывную шовную сварку выполняют при постоянном дав­лении на свариваемые детали и постоянно включенном токе в тече­ние всего процесса сварки.

Прерывистую сварку выполняют при постоянном давлении сжатия, а сварочный ток подают периодически, при этом шов фор­мируется в виде сварных точек, перекрывающих друг друга.

Шовную сварку применяют в массовом производстве при изго­товлении емкостных изделий с толщиной стенки 0,3 ... 3 мм, где требуются герметичные швы.

К параметрам режима шовной сварки относятся: сила тока, дли­тельность действия тока и пауз, усилие сжатия и скорость сварки.

Материал электродов должен иметь высокие тепло- и электро­проводность, температуру разупрочнения, а также достаточную прочность и твердость. Электроды изготовляют из меди и ее спла­вов. Для повышения стойкости электродов применяют водяное ох­лаждение.

Изучению в лаборатории подлежат точечные машины МТ-602 и АТП-25, машина для стыковой сварки МСС-901, сварочные кле­щи и их настройка на заданный режим.

Рекомендуемый порядок выполнения:

1. изучить по плакатам и выпискам из инструкций принципи­альные электрические и конструктивные схемы точечной, стыковой машин и сварочных клещей и ознакомиться с их устройством;

2. получить 6 круглых образцов для точечной и 3 - для стыко­вой сварки, два плоских образца для сварки сварочными клещами;

3. определить оптимальные параметры режима сварки получен­ных образцов по табличным данным и рекомендациям, имеющим­ся в лаборатории;

4. подготовить сварочные машины к работе и настроить их на выбранный режим сварки;

5. провести сварку на точечной машине АТП-25 прутков в виде крестообразного соединения на трех различных режимах: оптималь­ном, мягком и жестком. По виду сварного соединения оценить, ка­кой из исследуемых режимов сварки является более предпочтитель­ным.

61

6. провести сварку стержней встык на стыковой машине МСС-901 на двух режимах: оптимальном и мягком. По визуальным наблюдениям описать процесс нагрева при сварке и внешний вид сварных гаков, а также оценить длину нагрева до высоких темпе­ратур по окисленной поверхности. Проанализировать результаты и оценить качество сварки при разных режимах.

7. провести сварку плоских образцов на сварочных клещах по двум режимам: оптимальному и мягкому. Проанализировать резуль­таты и оценить качество сварки.

Содержание отчета

1. Цель и задачи работы.

2. Сущность процесса контактной сварки (конспективно).

3. Принципиальные схемы основных видов контактной сварки и рациональные области их применения.

4. Выбор параметров режима точечной и стыковой сварки.

5. Последовательность выполнения сварочных операций на то­ чечной и стыковой машинах. Результаты наблюдений и их анализ.

Ресурс скачан с http://pgstime.clan.su