Режим резания и сварки (стр. 2 из 5)

· Машинное время

, (1.6)

где Т_м– машинное время, мин;

L – длина прохода, мм;

n_ф – фактическое число оборотов шпинделя, об/мин;

S_ф – фактическая подача резца, мм/об.

L=l+y+Δ, (1.7)

у=t*ctgφ. (1.8)

где L – длина прохода, мм;

у – величина врезания резца, мм;

Δ – перебег резца, мм;

φ – угол в плане, º ;

t – глубина резания, мм.

y=5*ctg45º=5,

L=250+5+2=257,

· Мощность резания

N_рез=

(1.9)

где N_рез – мощность необходимая для резания, кВт;

V_ф – фактическая скорость резания, м/мин;

P_z – усилие резания, кг.

N_шп=N_cт*η, (1.10)

где N_шп – мощность шпинделя, кВт;

N_cт – мощность станка, кВт;

η – КПД станка.

N_шп=10*0,8=8

Т.к. N_шп> N_{рез ,} то операция резания выполнима.

· Коэффициент загрузки станка по мощности

(1.11)

где κ – коэффициент загрузки станка по мощности, %;

N_рез – мощность необходимая для резания, кВт;

N_cт – мощность станка, кВт.

2. Сварка

2.1 Сущность процесса автоматической дуговой сварки под слоем флюса

Для автоматической дуговой сварки под флюсом используют непокрытую электродную проволоку и флюс для защиты дуги и сварочной ванны от воздуха. Подача и перемещение электродной проволоки механизированы. Автоматизированы процессы зажигания дуги и заварки кратера в конце шва. В процессе автоматической сварки под флюсом (рисунок 2.1) дуга 10 горит между проволокой 3 и основным металлом 8. Столб дуги и металлическая ванна жидкого металла 9 со всех сторон плотно закрыты слоем флюса 5 толщиной 30...50 мм. Часть флюса расплавляется, в результате чего вокруг дуги образуется газовая полость, а на поверхности расплавленного металла - ванна жидкого шлака 4. Для сварки под флюсом характерно глубокое проплавление основного металла. Под действием мощной дуги и весьма быстрого движения электрода вдоль заготовки происходит оттеснение расплавленного металла в сторону, противоположную направлению сварки. По мере поступательного движения электрода металлическая и шлаковая ванны затвердевают с образованием сварного шва 7, покрытого твердой шлаковой коркой 6. Проволоку подают в дугу и перемещают ее вдоль шва с помощью механизмов подачи 2 и перемещения. Ток к электроду поступает через токопровод 1.

Основные преимущества автоматической сварки под флюсом по сравнению с ручной дуговой сваркой состоят в повышении производительности процесса сварки в 5...20 раз, качества сварных соединений и уменьшении себестоимости 1 м сварного шва. Повышение производительности достигается за счет использования больших сварочных токов (до 2000 А) и непрерывности процесса сварки. Применение непокрытой проволоки позволяет приблизить токопровод на расстояние 30...50 мм от дуги и тем самым устранить опасный разогрев электрода при большом токе. Плотная флюсовая защита сварочной ванны предотвращает разбрызгивание и угар расплавленного металла. При этом более полно используется тепловая мощность дуги (КПД дуги возрастает до 0,9...0,95) и увеличивается коэффициент наплавки

до 18...20 г/(А ч).

Рисунок 2.1- Схема процесса автоматической дуговой сварки под флюсом

Увеличение тока позволяет сваривать металл большой толщины (до 20 мм) за один проход без разделки кромок, что приводит к существенной экономии наплавленного металла по сравнению со сваркой в разделку.

Повышенное качество сварных швов обусловлено получением более высоких механических свойств наплавленного металла благодаря надежной защите сварочной ванны флюсом, интенсивному раскислению и легированию вследствие увеличения объема жидкого шлака, сравнительно медленного охлаждения шва под флюсом и твердой шлаковой коркой, улучшением формы и поверхности сварного шва и постоянством его размеров по всей длине вследствие регулирования режима сварки, механизированных подачи и перемещения электродной проволоки.

2.2 Назначение флюсов

Для изоляции сварочной ванны от атмосферы воздуха, обеспечения устойчивого горения дуги, формирования поверхности шва и получения заданных состава и свойств наплавленного металла используют флюсы. По назначению их разделяют на флюсы для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей, легированных и высоколегированных сталей.

Флюсы для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей предназначены для раскисления шва и легирования его марганцем и кремнием. Для этого применяют плавленые высококремнистые марганцевые флюсы. Их шлаки имеют высокое содержание Si0₂ и МnО. Флюсы изготовляют путем сплавления марганцевой руды, кремнезема, плавикового шпата в электропечах.

Флюсы для сварки легированных и высоколегированных сталей должны обеспечивать минимальное окисление легирующих элементов в шве. Для этого применяют плавленые и керамические низкокремнистые, бескремнистые и фторидные флюсы. Их шлаки имеют высокое содержание CaO, CaF₂ и А1₂0₃. Плавленые флюсы изготовляют из плавикового шпата алюмосиликатов, алюминатов путем сплавления в электропечах. Их шлаки имеют основной характер. Керамические флюсы приготовляют из порошкообразных компонентов путем замеса их на жидком стекле, гранулирования и последующего прокаливания. Основу керамических флюсов составляют мрамор, плавиковый шпат и хлориды щелочноземельных металлов. В них также входят ферросплавы сильных раскислителей (кремния, титана, алюминия) и легирующих элементов и чистые металлы. Шлаки керамических флюсов имеют основной или пассивный характер и обеспечивают получение в металле шва заданное содержание легирующих элементов.

2.3 Режим сварки

· Тип соединения

Условное обозначение сварного соединения – С18;

Конструктивные элементы:

· Подготовленных кромок свариваемых деталей

· Шва сварного соединения

· Марка и диаметр электродной проволоки, марка флюса

Марку электродной проволоки и флюс назначают в зависимости от химического состава свариваемого металла. Для сварки стали марки Ст3 применяются флюс марки АН-348А и низкоуглеродистую электродную проволоку марки Св-08А.

Диаметр электродной проволоки (d_эл) для толщин 8…10 мм составляет 5мм.

· Сварочный ток

I_св=(80-100)*h, (2.1)

где I_св – сварочный ток, А;

h – глубина проплавления, мм.

I_св =

· Оптимальное напряжение дуги

U_д=8*(d_эл – 1,6), (2.2)

где U_д - напряжение на дуге, В;

d_эл - диаметр электродной проволоки _, мм.

U_д=

· Масса наплавленного металла

G_нм =F_нм*L*γ, (2.3)

где G_нм - масса наплавленного металла, г;

F_нм - площадь наплавленного шва, см²;

L – длина сварных швов на изделие, см;

γ – плотность металла, г/см³.

F_нм=0,74 ,

L=500 см,

G_нм = 0,74*500*7,85=2904,5.

· Коэффициент наплавки

а_н=15 г/(А*ч);

· Время сварки

t_св=

, (2.4)

где t_св – время сварки, ч;

G_нм - масса наплавленного металла, г;

а_н – коэффициент наплавки, г/(А*Ч);

I_св – сварочный ток, А.

t_св=

· Скорость сварки

V=

(2.5)

где V – скорость сварки, см/ч;

а_н – коэффициент наплавки, г/(А*ч);

I_св – сварочный ток,

F_нм - площадь наплавленного шва, см²;

γ – плотность металла, г/см³.

V=

· Время сварки

t_св=

, (2.6)

где t_св – время сварки, ч;

G_нм - масса наплавленного металла, г;

а_н – коэффициент наплавки, г/(А*ч);

I_св – сварочный ток, А.

t_св=

Расход энергии

=I_св*U_d*t_св , (2.7)

где

– количество затраченной энергии, кВт*ч;

I_св – сварочный ток, А;

t_св – время сварки, ч;

U_д – напряжение на дуге, В.