Лабораторная работа № 8
Цель работы:
Освоить расчет основных параметров режима газовой сварки стыкового соединения.
Научиться правильно выбирать необходимое оборудование и материалы для газовой сварки.
Метод газовой сварки прост, универсален, не требует дополнительного оборудования и используется в заводских условиях, а также при строительно-монтажных и ремонтных работах во всех отраслях народного хозяйства.
Газовая сварка широко применяется для соединения низко и среднеуглеродистых, а также легированных (хромированных, содержание до 0,2% углерода) сталей толщиной до 3 мм. Применение газовой сварки для соединения сталей толщиной свыше 3-4 мм возможно, но нецелесообразно, электродуговые методы более совершенные и производительные.
Перед сваркой детали подвергаются определенной подготовке, что включает следующие операции: очистку свариваемых кромок, разделку кромок под сварку (если это необходимо) и наложение прихваток для соединения свариваемых листов или деталей.
Наложение прихваток необходимо для того, чтобы положение свариваемых деталей и зазор между ними сохранились постоянными в процессе сварки.
Длина прихваток, расстояние между ними и порядок наложения зависят от толщины свариваемого метала и длины шва (табл. 8).
Таблица 8
Толщина свариваемой детали S, мм | Длина шва L, мм | Длина прихвата l, мм | Расстояние между прихватами, мм |
До 5 ≥ 5 | 150−200 ≥ 200 | До 5 20−30 | 50−100 300−500 |
Прихватку необходимо произвести на тех же режимах, что и процесс сварки шва, так как непровар в прихватах может привести к браку всего сварного соединения.
К параметрам режима сварки относятся: мощность пламени, диаметр присадочной проволоки, расход присадочного материала, состав пламени.
Выбор режима сватки зависит от теплофизических свойств свариваемого материала, габаритных размеров и форм изделия. Большое влияние на режим сварки оказывает используемый способ сварки (левый, правый) и положение свариваемого шва в пространстве.
Диаметр сварочной проволоки присадочного металла для сварки всех сталей подбирается в зависимости от толщины свариваемого металла и в пределах толщины до 15 мм может быть определен по следующим эмпирическим формулам:
для левого способа сварки
,
для правого способа сварки
,
где d − диаметр проволоки, мм; S – толщина металла, мм.
При сварке сталей толщиной более 15 мм диаметр проволоки на практике всегда применяют равный 6−8 мм. Присадочная проволока по своему химическому составу должна быть близка к химическому составу свариваемого металла.
Для предлагаемых в данной работе заданиях сталей рекомендуется выбрать следующие марки проволоки:
для низкоуглеродистых сталей – Cв-08; Cв-08А; Cв-12ГС; Cв-08ГС; Cв-08Г2С;
для среднеуглеродистых сталей – Cв-08ГА; Cв-10ГА; Cв-08ГС;
для легированных сталей:
хромомолибденовые – Cв-08; Cв-08А; Cв-10Г2;
молибденовые – Cв-18ХМА; Cв-19ХМА;
хромистые – Cв 19ХГС; Cв 13ХМА; Cв-08; Св-08А.
Для газовой сварки необходимо, чтобы сварочное пламя обладало достаточной тепловой мощностью.
Мощность газокислородного пламени или часовой расход горючего газа μ, л/ч, определяется количеством ацетилена, проходящего за один час через горелку, а последнее зависит от толщины свариваемого металла и способа сварки.
При расчетах мощность пламени можно определить по следующим эмпирическим формулам:
,
где КМ – коэффициент пропорциональности, представляет собой удельный расход ацетилена, л/ч, необходимый для сварки данного металла толщиной 1 мм.
Для сварки сталей, содержащих углерод до 0,25%, при правом способе КМ выбирается из расчета 120−150 л/ч ацетилена, а при левом способе − 100−130 л/ч. Причем, меньшие значения принимают при сварке легированных сталей.
Для сварки стали наибольшее применение получили горелки инженерного типа малой (Г2-04) и средней (Г3-03) мощности, работающие на ацетилене. Эти горелки имеют аналогичную конструкцию и отличаются, главным образом комплектуемыми наконечниками. Например, горелка типа Г2 комплектуется пятью наконечниками (№ 0, 1, 2, 3, и 4), горелка Г3 – семью наконечниками. Диапазоны расхода газа через наконечники соседних номеров взаимно перекрываются. Это обеспечивает взаимность плавной регулировки мощности пламени горелок путем замены наконечников и манипулирования вентилями горелки. При сварке тип горелки и номер наконечника выбирают в зависимости от толщины свариваемой стали по табл. 9. Горелки Г2-04 комплектуют четырьмя наконечниками (№ 1−№ 4), а горелки ГЗ-03 – тремя наконечниками (№ 3, 4 и 6). Остальные наконечники поставляются по особому заказу.
Прогрессивным источником газопитания передвижных сварочных постов является использование растворенного ацетилена в баллонах. Однако на сегодняшний день недостаточно производственных мощностей для удовлетворения выпуска растворенного ацетилена в баллонах. Поэтому сейчас широко применяются передвижные ацетиленовые генераторы отечественного производства.
Основным параметром, по которому выбирают генератор, является производительность ацетилена. Основные технические сведения о генераторах приведены в табл. 10.
Масса наплавленного металла GH, определяется по формуле
,
где L – длина шва, см, Fш− площадь поперечного сечения шва, см2; ρ − плотность наплавленного металла, г/см3 (для стали ρ = 7,8 г/см3).
Масса присадочного металла GЭ, кг, расходуемая на сварку шва длиной L, м, пропорциональна квадрату толщины свариваемого металла:
,
где Кп – эмпирический коэффициент, для сварки стали толщиной до 5 мм Кп = 12. При S > 5 мм принимают Кп = 9−10.
Основное время сварки Tо, ч, определяется по формуле
,
где αн – коэффициент наплавки, что в основном зависит от номера наконечника горелки. Значения коэффициента приведены в табл. 9.
Скорость газовой сварки Vсв, м/ч, можно определить по формуле
.
Расход ацетилена Wа, л, при газовой сварке определяется как производительность мощности газовой горелки на основное время сварки:
Если учесть, что в ацетиленовом генераторе выход ацетилена составляет 255 л из 1 кг карбида кальция, то расход карбида кальция можно определить, как
, где=
.
Состав пламени определяется соотношением расхода кислорода к ацетилену. Он устанавливается по внешнему виду пламени. В процессе работы сварщик должен следить за характером пламени и регулировать его состав в зависимости от свойств свариваемых материалов. При сварке углеродистых и легированных сталей с содержанием углерода до 0,25%, это соотношение равняется 1,1−1,2.
studfiles.net
Мощность пламени выбирают в зависимости от толщины свариваемого металла и его теплофизических свойств и регулируют подбором наконечника горелки
Номер наконечника горелки | 000 | 00 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
Толщина свариваемой низкоуглеродистой стали, мм | 0,05-0,1 | 0,1-0,25 | 0,2-0,5 | 0,5-1,0 | 1,0-2,0 | 2,0-4,0 | 4,0-7,0 | 7,0-11,0 | 11,0-17,0 | 17,0-30,0 | 30,0-80,0 | св. 80,0 |
Вид пламени регулируют и устанавливают на глаз в зависимости от материала свариваемых деталей
ПОКАЗАТЕЛЬ | СВАРИВАЕМЫЙ МЕТАЛЛ | ||||||||
Углеродистая сталь | Легированная сталь | Чугун | Медь | Латунь | Алюминий и его сплавы | Цинк | Бронза | ||
Удельный расход (л/ч) на 1 мм толщина металла | ацетилен | 100-130 | 75 | 100-120 | 150-200 | 100-130 | 75 | 15-20 | 70-150 |
кислород | 110-140 | 80-85 | 90-110 | 165-220 | 135-175 | 80-85 | 20-25 | 80-165 | |
Соотношение ацетилена и кислорода | 1:1,1 | 1:1,1 | 1:0,9 | 1:1,1 | 1:1,3 | 1:1,1 | 1:1,1 | 1:1,1 | |
Для сварки низко- и среднеуглеродистой стали диаметр присадочной проволоки определяют по формулам в зависимости от способа сварки и толщины металла
При левом способе: dn=S/2+1 (мм)
При правом способе: dn=S/2 (мм)
weldering.com
Cтраница 1
Схемы левого ( а и правого ( б способов сварки. [1] |
Режимы газовой сварки определяются в основном следующими факторами: мощностью сварочного пламени, скоростью сварки, диаметром присадочного материала, углом наклона мундштука горелки. Все эти факторы связаны с толщиной свариваемого металла. [2]
Схемы способов газовой сварки. [3] |
Режимы газовой сварки определяются в основном следующими факторами: мощностью сварочного пламени; углом наклона мундштука горелки, диаметром присадочной проволоки или прутка. [4]
Режим газовой сварки выбирается в зависимости от тепло-физических свойств металла и его толщины. [5]
Зависимость свойств наплавленного металла от вида пламени. [6] |
Режим газовой сварки определяется двумя параметрами: видом сварочного пламени и мощностью сварочной горелки. В зависимости от количественного соотношения поступающих в горелку кислорода и ацетилена различают три вида пламени: нейтральное, науглероживающее и окислительное. [7]
Техника и режим газовой сварки ( направление движения горелки, наклон ее наконечника по отношению к основному металлу, скорость сварки, мощность пламени, диаметр присадочной проволоки и химический состав флюсов) оказывают большое влияние как на производительность, так и на качество сварного соединения. [9]
Основными параметрами режима газовой сварки являются характер и мощность сварочного пламени, диаметр присадочной проволоки, скорость сварки. Выбор режима зависит от вида и толщины свариваемого металла и конструкции изделия. На характер газовой сварки большое влияние оказывает техника наложения сварочных швов. [10]
Зависимость свойств наплавленного металла от вида пламени. [11] |
Выбор мощности горелки при определении режима газовой сварки имеет такое же большое значение, как и выбор величины сварочного тока при электродуговой сварке. От правильного выбора мощности горелки зависит производительность процесса и качество сварки. [12]
Сварочная техника располагает необходимыми технологическими материалами ( присадочные металлы, флюсы) приемами и режимами газовой сварки для получения качественных сварных соединений из этих материалов. [13]
Сварочная техника располагает необходимыми технологическими материалами ( присадочные металлы, флюсы) приемами и режимами газовой сварки для получения качественных сварных соединений из этих материалов. [14]
Однако ее ширина значительно больше ( до 30 мм при сварке стали больших толщин) и зависит от режима газовой сварки. [15]
Страницы: 1 2
www.ngpedia.ru
При проектировании технологического процесса газовой сварки в соответствии с вариантом задания студент выполняет расчет режимов газовой сварки стыкового или другого вида сварного соединения, производит выбор сварочной проволоки и газосварочного оборудования, заполняет технологическую карту газовой сварки.
Диаметр присадочного материала в виде сварочной проволоки, прутков или литых стержней приближенно определяется по следующим эмпирическим зависимостям: для левого способа сварки d=0,5S+l мм,d=0.5·4+1=3 мм; для правого способа сварки d=0.5S мм,d=0.5·4=2 мм, где S – толщина свариваемого материала, мм.
При толщине свариваемого материала до 3...4 мм более производительным и технологичным является левый способ сварки. При сварке материала толщиной более 15 мм диаметр сварочной проволоки берут равным 6...8 мм.
Газовая сварка осуществляется, как правило, с применением присадочного материала в виде сварочной проволоки. Стальная сварочная проволока по ГОСТ 2246 – 70 поставляется следующих диаметров: 0,3; 0,5; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,5; 1,6; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0; 10,0 и 12,0 мм. Газовую сварку тонких листов можно производить за счет оплавления отбортованных кромок основного материала.
Основное время газовой сварки:
где: m – масса наплавленного металла, г;
Кн – коэффициент наплавки (табл. 4.1.1.), г/мин;
KL – коэффициент длины шва. При L1000 мм KL = 1, при L200 мм КL –1,2;
Кш – коэффициент, учитывающий положение шва в пространстве. Для нижнего шва Кш = 1, вертикального – 1,3, потолочного – 1,6.
Скорость газовой сварки V определяется по формулам:
где: KМ – коэффициент, учитывающий свариваемый материал и способ сварки. При сварке малоуглеродистой стали левым способом Kм =14, правым – 18 мм м/ч;
Методика расчёта режимов газовой сварки иахлёсточных, угловых и тавровых соединений почти такая же, как и стыковых, но имеет некоторые особенности.
Площадь поперечного сечения сварного шва нахлёсточного, углового или таврового соединений
где: Ку – коэффициент увеличения площади поперечного сечения сварного шва (раздел 3.2., табл. 3.3);
К – катет сварного шва, мм.
Газовая сварка нахлёсточных, угловых и тавровых соединений производится в один проход. Все остальные параметры режима сварки рассчитываются так же, как для стыковых сварных соединений.
Сварочную проволоку для газовой сварки выбирают так, чтобы ее химический состав был близок к составу основного свариваемого материала. Некоторые марки сварочных проволок по ГОСТ 2246—70 приведены в разделе 3.3.
Выбор номера сменного наконечника сварочных горелок производится в зависимости от толщины свариваевого материала и рассчитанного значении часового расхода ацетилена (табл. 7).
Часовой расход ацетилена
где: К – коэффициент, учитывающий свариваемый материал и тип сварного соединения, К=100... 130 л/мм ч;
S – толщина свариваемого материала, мм.
Объём ацетилена Vaна газовую сварку определенного изделия можно определить по зависимости
где: – часовой расход ацетилена, л/ч;
–основное время сварки изделия, ч.
Массу карбида кальция, требуемую для получения расчетного значения объема ацетилена на газовую сварку, определяем по формуле:
где: – расчётное значение объема ацетилена на газовую сварку, л;
–выхол ацетилена в литрах при взаимодействии 1 кг карбида кальция с водой, 235...285 л/кг.
Объём кислорода на газовую сварку изделия:
где: 1,1 – соотношение кислорода и ацетилена, подаваемых в сварочную горелку;
–объём ацетилена на газовую сварку изделия, л;
–часовой расход кислорода, л/ч;
–основное время газовой сварки (раздел 4.1), ч.
Давление кислорода в баллоне, необходимое для выполнения газовой сварки изделия, определяется по формуле:
где: – объём кислорода на газовую сварку изделия, л;
–давление кислорода полностью заправленного баллона, =15 МПа;
–объём кислорода полностью заправленного баллона, =6000 л;
–остаточное давление кислорода в баллоне, = 0,15...0,20 МПа.
Для ручной ацетилено-кислородной сварки, наплавки, пайки и подогрева изделий чаще применяют инжекторные сварочные горелки малой мощности Г2-04 с номерами сменных наконечников 0, 1, 2, 3, 4 и инжекторные сварочные горелки средней мощности Г2-04с номерами сменных наконечников 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7. Эти сварочные горелки заменили ранее выпускавшиеся горелки малой мощности Г2-02, «Звёздочка», «Малютка» и средней мощности – ГС-3, «Звезда», «Москва».
При выполнении газовой сварки кроме сварочной горелки необходимо иметь ацетиленовый генератор (табл. 4.1.2.), кислородный баллон, кислородный редуктор, шланги, вспомогательное оборудование и защитные средства.
Таблица 4.1.1. Техническая характеристика сменных наконечников инжекторных сварочных горелок малой и средней мощности
Номер сменного наконечника | Толщина свариваемого метала S, мм | Коэффициент наплавки кнг/мин | Часовой расход ацетилена Va, л/ч | Часовой расход кислорода Vкл/ч | Масса ГЗ-03 с наконечником, кг |
3 | 4 | 7 | 230 | 260 | 0,59 |
Выберем ацетиленовый генератор марки ГРВ-3.
Таблица 4.1.2. Техническая характеристика переносных и передвижных ацетиленовых генераторов среднего давления
Марка | Производительность, м3/ч | Рабочее давление ацетилена, МПа | Единовременная загрузка карбида кальция, кг | Масса генератора кг |
ГРВ-3 | 3 | 0,015-0,030 | 8,0 | 110 |
СПИСОК ИСНОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:
1). «Проектирование технологического процесса сварки». Методические указания к расчётно – графической работе по материаловедению и технологии конструкционных материалов. Под ред. В.А. Валетова и В.А. Курочкина.
studfiles.net