Коэффициент тепловой мощности сварка



Расчет режимов газовой сварки

Качественный сварной шов обеспечивается правильным подбором тепловой мощности сварочного пламени, видом пламени, способом сварки, углом наклона горелки, применением соответствующего при- садочного материала и флюса.

Тепловая мощность сварочного пламени оценивается по расходу ацетилена (л/ч) и определяется по формуле

где А – коэффициент тепловой мощности (для малоуглеродистой стали

S– толщина свариваемого металла, мм.

По мощности пламени определяют номер наконечника горелки.

При использовании газовой сварки для изготовления металлических изделий предпочтительным типом соединения является стыковое. Соединение внахлест и тавровое соединения, вследствие возникновения в изделии значительных собственных напряжений, нежелательны, а при сварке изделий большой толщины недопустимы.

Сварка сталей толщиной до 2 мм осуществляется без скоса кромок и без зазора между листами или с отбортовкой кромок без присадочного металла. При толщине листа 2…5 мм соединение встык выполняют без скоса кромок, но с соответствующим зазором. Сталь толщиной более 5 мм сваривают только встык с применением одностороннего или двухстороннего скоса кромок.

При толщине металла более 5 мм применяют правый способ сварки, при

котором горелка движется впереди сварочной проволоки слева направо (рисунок 4 а). Пламя направлено на наплавленный металл, что способствует более качественному формированию шва, увеличивает производительность, уменьшает расход ацетилена, но при малых толщинах может привести к прожогу металла.

При толщине металла до 5 мм применяют левый способ сварки

(рисунок 4 б), при котором горелка движется справа налево. Присадочный пруток находится слева от горелки и передвигается впереди пламени, направленного от наплавленного металла в сторону основного металла, на нагрев которого расходуется значительная часть тепла, в результате чего наплавленный металл быстро охлаждается.

а – правый; б – левый

Рисунок 4 — Способы газовой сварки

Угол наклона горелки к свариваемой поверхности зависит от толщины

металла. При её увеличении нужна большая концентрация тепла и соответственно большой угол наклона горелки (рисунок 5).

Рисунок 5 — Изменение угла наклона горелки в зависимости от толщины свариваемого металла

Диаметр присадочной проволоки d (мм) определяют в зависимости от выбранного способа сварки и толщины свариваемого металла S (мм) по следующим формулам:

d = S / 2 + 1 – при левом способе;

d = S / 2 – при правом способе.

После расчета выбирается ближайшее значение, из следующего ряда

стандартных диаметров: 0,3; 0,5; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0;

5,0; 6,0; 8,0; 10 и 12. При сварке изделия толщиной более 15 мм диаметр проволоки принимают не более 6…8 мм.

В качестве присадочного материала следует применять проволоку

или прутки, близкие по химическому составу к металлу свариваемых изделий. Для сварки чугуна применяют специальные литые чугунные стержни; для наплавки износостойких покрытий – литые стержни из твердых сплавов. Для сварки цветных металлов и некоторых специальных сплавов используют флюсы, которые могут быть в виде порошков и паст; для сварки меди и её сплавов – кислые флюсы (буру, буру с борной кислотой); для сварки алюминиевых сплавов – бескислородные флюсы на основе фтористых, хлористых солей лития, калия, натрия и кальция.

Роль флюса состоит в растворении оксидов и образовании шлаков, легко всплывающих на поверхность сварочной ванны, а также предохранении расплавленного металла от дальнейшего окисления в процессе сварки, покрывая его тонкой пленкой. Во флюсы можно вводить элементы, раскисляющие и легирующие наплавленный металл.

Скорость сварки V (м/ч) определяется глубинной проплавления и зависит от свойств металла:

где С – коэффициент скорости сварки, м ⋅ мм/ч (для углеродистых ста-

S– толщина металла, мм.

Время сварки t (ч) : t = L / V,

где L – длина шва, м.

Полный расход горючего газа Q (л) :

где q– тепловая мощность сварочного пламени, л/ч.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

studopedia.su — Студопедия (2013 — 2023) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление

Генерация страницы за: 0.002 сек. —>

Источник

Эффективная тепловая мощность

Основные показатели сварочной дуги

Полная тепловая мощность Q (Дж/с) дуги определяется по формуле:

Q = Kм*Iсв*Uд,

где Kм — коэффициент мощности (для постоянного тока К= 1; для переменного тока К= 0,8-0,95);

Iсв — сила тока в сварочной цепи, А;

Uд — напряжение дуги, В.

Выделяющаяся тепловая энергия расходуется на нагрев и плавление электродного и основного металлов, а также электродного покрытия или флюса, часть энергии рассеивается в окружающую среду.

Эффективной тепловой мощность g (Дж/с) дуги называется количество теплоты, сообщенное свариваемому изделию дугой и расходуемое на нагрев и плавление электродного и присадочного металлов в единицу времени:

g = Kм*Iсв*Uд*Тт,

где Тт — эффективный КПД процесса нагрева металла дугой, который в зависимости от вида сварки имеет следующие значения: сварка электродами с тонким покрытием — 0,5-0,65; сварка электродами с толстым покрытием — 0,7-0,85; сварка неплавящимся электродом в защитных газах — 0,5-0,6; сварка под флюсом — 0,8-0,95.

Читайте также:  Количество сварочных проходов при сварке

Погонная энергия. Погонной энергией gн (Дж/с) сварки называется количество теплоты, сообщенное дугой изделию на единицу длины шва:

gн = g/vсв = Kм*Iсв*Uд*Тт/ vсв,

где vсв — скорость сварки

Количество расплавленного металла Gp (г) или наплавленного GH (г) в единицу времени электродного металла определяется по формуле

Gp = аp*Iсв*tсв,

где аp — коэффициент расплавления, г/А*ч;

tсв — время горения дуги, ч.

Коэффициентом расплавления называется величина, соответствующая массе (г) электродного металла, расплавленного сварочным током силой 1 А за 1 ч горения дуги.

При плавлении часть электродного металла теряется на разбрызгивание, испарение и окисление, при этом потери электродного металла при ручной сварке тонкопокрытыми электродами составляют 10-20%, электродами с толстым покрытием — 5-10% и при сварке в защитных газах — 3-6%, соответственно, и масса наплавленного металла GH (г) будет меньше, чем расплавленного:

Gн = ан*Iсв*tсв

где ан — коэффициент наплавки, г/А*ч.

Коэффициент наплавки зависит от присадочного материала, материала электрода и его покрытия, рода и полярности тока, а также от потерь при сварке. Для ручной сварки он колеблется от 6 до 18 г/А*ч и составляет в среднем 8-12 г/А*ч.

Коэффициент потерь О (%), соответствующий количеству металла, теряемого на угар, испарение, разбрызгивание и т. п., зависит от состава проволоки, типа покрытия, режима сварки и т. д.; при увеличении плотности сварочного тока он возрастает. Числовое значение коэффициента потерь определяют по формуле:

О = [(aр-ан)/ар]*100,

В зависимости от вида сварки коэффициент потерь у имеет следующие значения (%): сварка электродами с тонким покрытием — 10-20; сварка электродами с толстым покрытием — 5-10; автоматическая сварка — 1-5.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Вопрос 3. Кпд сварочной дуги.

Электрическая энергия, потребляемая дугой, в основном превращается в тепло. Тепловую мощность электрической дуги можно принять равной тепловому эквиваленту электрической энергии

кал/сек,

пренебрегая теплом, идущим на химические реакции в дуговом промежутке и несколько, меняющим тепловой баланс дуги.

Не все тепло сварочной дуги идет на нагрев изделия: часть тепла затрачивается на нагревание нерасплавившейся части электрода, часть — на излучение в окружающее пространство, некоторое количество тепла теряется с каплями электродного металла при его разбрызгивании. Поэтому вводят понятие эффективной тепловой мощности сварочной дуги. Эффективная тепловая мощность сварочной дуги (q) — это количество тепла, введенное в металл изделия в единицу времени, равное

, кал/сек

где Q — количество тепла, введенное в металл, кал; t — время горения дуги, сек.

Потери тепла сварочной дуги в результате излучения на нагревание электрода для различных способов сварки будут разные.

Величиной, характеризующей тепло, расходуемое на нагревание металла, является коэффициент полезного действия процесса нагрева изделия сварочной электрической дугой (n). КПД сварочной дуги представляет собой отношение эффективной тепловой мощности сварочной дуги (q) к тепловому эквиваленту ее электрической мощности (), т. е.

,

Эффективный КПД зависит от технологических условий сварки. При сварке открытой металлической дугой n =0,5—0,85, при сварке под слоем флюса n =0,8—0,95, а при сварке угольной дугой n =0,5—0,65.

Эта разница в значениях КПД получается в связи с тем, что при сварке металлической дугой часть тепла, идущая на расплавление электрода, с каплями металла будет переходить в сварочную ванну, а при сварке под флюсом, кроме того, значительно уменьшаются потери тепла в окружающее пространство. Значение КПД будет зависеть от способа сварки, материала электродов, состава покрытий и других факторов.

Эффективная тепловая мощность сварочной дуги может быть определена калориметрическим методом.

1. Изучить основные определения сварочной дуги, виды, строение и свойства сварочной дуги. Изучить виды переноса электродного металла на изделие (капельный, струйный). Ознакомиться с КПД сварочной дуги.

2. Выполнить рисунки в конспектах.

Ответить на контрольные вопросы (письменно).

Защита лабораторной работы.

Объясните строение сварочной дуги?

По каким признакам классифицируют сварочные дуги?

Назовите виды переноса электродного металла?

КПД сварочной дуги?

Список используемой литературы:

Виноградов, В.С. Оборудование и технология дуговой автоматической и механизированной сварки / В.С. Виноградов. – М.: Высш. шк., Изд. центр «Академия», 1999. – 319 с.

Геворкян, В.Г. Основы сварочного дела / В.Г. Геворкян. – Минск: Высш. шк., 1991. – 235 с.

Куликов, В.П. Технология и оборудование сварки плавлением / В.П. Куликов. – Могилев, 1998. – 256 с.

Лупачев, В.Г. Ручная дуговая сварка: учеб.пособие / В.Г. Лупачев. – Минск: Выш.шк., 2000. – 496 с.: ил.

Пугачев, В.Г. Сварочные работы / В.Г. Пугачев. – Минск: Высш. шк., 1997 – 320 с.

Читайте также:  Как сверлить плитку сверлом по бетону

Теория сварочных процессов: учеб. для вузов; под ред. В.В. Флорова. – М.: Высш. шк., 1988. – 599 с.

Федин, А.П. Сварочное производство / А.П. Федин. – Минск: Высш. шк., 1992.

Мисник, И.Б. Сварка металлов / И.Б. Мисник. – Минск: Высш. шк., 1988. – 207 с.

Рыбаков, В.М. Сварка и резка металлов / В.М. Рыбаков. — Минск: Высш. шк., 1989. – 214 с.

Источник

ЭЛЕТРИЧЕСКАЯ, ТЕПЛОВАЯ И ЭФФЕКТИВНАЯ ТЕПЛОВАЯ МОЩНОСТЬ ПРОЦЕССА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ

Электрическая мощность (Вт) для ЭДС плавлением может быть выражена уравнением:

Iсв – ток, протекающий по сварочной цепи, А;

Uсв – напряжение в дуге или в шлаковой ванне, В.

Электрическая энергия, потребляемая при сварке, в основном превращается в тепловую энергию. Поэтому полную тепловую мощность сварочной дуги или шлаковой ванны в ваттах (не учитывая потери, связанные со световым излучением и химическими реакциями) можно определить по уравнению:

k – коэффициент, учитывающий влияние, оказывающее несинусоидальностью кривых напряжения и тока на мощность дуги.

k на постоянном токе принимают равным 1, на переменном принимается равным 0,7 – 0,97.

Характер использования полной тепловой мощности процесса можно установить по тепловому балансу. Из графиков теплового баланса видно, что только часть полной тепловой мощности процесса расходуется на нагрев и плавление основного и электродного металла на сварку, что характеризует эффективную тепловую мощность процесса.

Эффективная тепловая мощность процесса электрической сварки плавлением есть количество теплоты, введённой источником в изделие в единицу времени. Другая часть это потери теплоты при сварке.

Эффективная тепловая мощность определяется по формуле:

где η – эффективный к.п.д. нагрева изделия, который представляет отношение эффективной тепловой мощности дуги к полной тепловой мощности.

ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ПРОЦЕССА

ДУГОВОЙ СВАРКИ

Производительность процесса ЭДС плавлением в единицу времени можно определить следующим образом:

А) при сварке плавящимся электродом по двум признакам: по массе расплавленного металла Gэ или массе наплавленного металла Gн , определяемого как избыток массы изделия после сварки;

Б) при сварке неплавящимся электродом с введением дополнительного металла – по массе дополнительного наплавленного металла Gд;

В) при сварке неплавящимся электродом без ввода дополнительного металла – по массе расплавленного основного металла Gр.

Масса расплавленного электродного металла за время горения дуги может быть определена по формуле:

Где Gэ – масса расплавленного электродного металла, г;

αэ — коэффициент плавления электродного металла, показывающий массу электродного металла в граммах, расплавленного сварочным током 1А в единицу времени (обычно 1ч), измеряется в граммах на 1 А٠ч, г/(А٠ч);

Iсв – сварочный ток;

tо – время горения дуги (основное время сварки),ч.

Так как во время сварки часть электродного металла теряется, то масса наплавленного металла может быть определена по формуле:

где Gн — масса наплавленного металла, г;

αн — коэффициент наплавки, показывающий, сколько металла с плавящегося электрода под действием сварочного тока в 1А перейдёт на основной металл в единицу времени.

Но часть электродного металла теряется на испарение, разбрызгивание, огарки и т.п. Поэтому, чтобы правильно определить количество необходимых электродов или электродной проволоки, следует учитывать потери электродного металла.

Потери электродного металла оцениваются коэффициентом потерь — ψ

Откуда αн – коэф. напл. можно выразить через ψ и αэ,

Из этого уравнения следует, что зная коэффициенты плавления и потерь, можно определить коэффициент наплавки.

Коэффициент плавления, как правило, больше коэффициента наплавки.

ПОНЯТИЕ О ПОГОННОЙ ЭНЕРГИИ

Погонная энергия сварки (Дж/см) характеризует количество теплоты в джоулях, введённое в однопроходный шов или валик длиной в 1см и может быть определена как отношение эффективной тепловой мощности дуги Qэф к скорости её перемещения v

установлено, что поперечное сечение однопроходного шва, выполненного дуговой сваркой будет находиться в прямой зависимости от погонной энергии.

Рассмотрим как связаны масса наплавленного металла Gн , время горения дуги tо , скорость перемещения v и сечение валика F, в см 2 :

Где γ – плотность г/см 3 ;

l – длина шва в см.

скорость перемещения дуги может быть выражена следующим уравнением:

подставим это уравнение в уравнение погонной энергии (10), получим

Рассмотрим полученное выражение погонной энергии для случая ручной сварки электродом УОНИ-13/45: напряжение на дуге ……. Uд = 25 В

эффективный к.п. д. дуги …….. η = 0,8

коэффициент наплавки ……..αн = 9,0 г / (А٠ч)

и для случая автоматической сварки под слоем флюса ОСЦ-45, когда:

напряжение на дуге ………… Uд = 36 В

эффективный к.п. д. дуги …….. η = 0,85

коэффициент наплавки ……..αн = 13 г / (А٠ч)

подставим в выражение погонной энергии значения составляющих величин для электродов УОНИ-13/45, получим

Qэф / v = (25·0,8·7,8·3600 / 9,0) · F = 62 400·F

Где 3600 введено для перевода 1ч в секунды,

Читайте также:  Как водить электродом при сварке вертикальных швов

а при сварке под флюсом ОСЦ-45

Qэф / v = (36·0,85·7,8·3600 / 13) · F = 66 000·F

Учитывая, что значение таких величин, как αн иηпридуговой сварке может колебаться в больших пределах, чем разница между коэффициентами 62 400 и 66 000, для обоих способов сварки можно принять

Qэф / v = 65 000·F (15)

В тех случаях, когда расчёт погонной энергии производится по площади сечения шва, выраженной в мм 2 , уравнение (15) примет вид

Q = Qэф / v = 650·F (16)

Найденная зависимость между сечением и погонной энергией позволяет без длительных расчётов определить , зная значение погонной энергии, сечение валика и наоборот, зная сечение валика, погонную энергию.

Пример: Определить погонную энергию q, если сечение валика F = 60 мм 2 .

Известно, что qп = Qэф / v = 650·F, тогда Qэф / v = 650·F = 650·60 =

Пример 2. Известно, что погонная энергия составляет qп = 26 000 Дж/см. Найти сечение валика F.

Известно, что qп = Qэф / v = 650·F, тогда F = 26 000/650 = 40,0 мм 2 .

Вопросы для самопроверки ( контрольные вопросы)

1. Что такое сварочная ванна ?

2. Из чего состоит металл сварного шва при сварке плавящимися и

3. Какие функции выполняют плавящиеся и неплавящиеся электроды ?

4. Для чего необходима защита сварочной ванны, дуги и конца нагретого электрода ?

5. На какие виды подразделяется сварка по способу защиты ?

6. В чём сущность сварки покрытыми электродами?

7. За счёт чего осуществляется защита зоны горения дуги при сварке под

8. В чём сущность сварки в защитных газах ?

9. В чём сущность процесса электрошлаковой сварки ?

10. Каковы особенности электроннолучевой сварки ?

11. Каковы особенности лазерной сварки ?

12. Как называется четвёртое агрегатное состояние вещества в

электрической сварочной дуге ?

13. Что понимается под тепловой мощностью электрической дуги Q ?

14. Что понимается под эффективной тепловой

мощностью электрической дуги Qэф? (Qэф = Q η);

15. Что представляет собой эффективный к.п.д. нагрева изделия – η ?

16. Что характеризует собой погонная энергия (Дж/см) и как она определяется ? qп = Qэф / v = IUдη / v;

Классификация напряжений и деформаций

Сварка, как и другие процессы обработки металлов (штамповка, литьё, прокатка, термообработка) вызывают в изделиях собственные напряжения. Собственными называются напряжения, которые возникают без приложения внешних сил. В зависимости от причины возникновения различают следующие напряжения:

— тепловые, возникающие из-за неравномерного распределения температуры при сварке;

— структурные, появляющиеся вследствие структурных превращений сходных с закалкой. В зависимости от времени существования собственных напряжений и деформаций их подразделяют на временные и остаточные. Временные существуют в какой то момент времени. Если возникшее напряжение не превышает предела упругости, то временные напряжения и деформации исчезают (снимаются) после охлаждения изделия. Остаточные – остаются в изделии после исчезновения причины их вызвавшей. Эти напряжения и деформации также возникают вследствие неравномерного нагрева, но они слишком велики и могут привести к появлению трещин или разрушению сварного соединения. Разрушения может и не произойти, но конструкция выходит из заданных размеров. Основные виды деформаций в сварных соединениях представлены на рисунке 1.

Рис.1. Основные виды деформаций сварных соединений:

а — направление действия продольных и поперечных напряжений;

б – деформация стыкового соединения;

в – деформация сварной двутавровой балки (цифрами указан порядок наложения сварных швов, стрелками — направление действующих напряжений;

г – вид деформированного сварного тавра, t — стрела прогиба.

Весь комплекс мероприятий по борьбе с деформациями и напряжениями от сварки можно рассматривать по двум группам:

1) — мероприятия, предотвращающие возможность возникновения напряжений и деформаций или уменьшающие их влияние;

2) — мероприятия, обеспечивающие последующее исправление деформаций и снятие остаточных напряжений. К первой группе можно отнести такие меры, как выбор правильной последовательности сварки изделий, жёсткое закрепление изделий, применение обратного выгиба, применение гнутых профилей и т.д.

Ко второй группе относятся: местная проковка металла шва и зоны термического влияния (ЗТВ), местный нагрев, термообработка и т.д.

1. как классифицируются основные виды напряжений и деформаций?

2. какие меры применяются по борьбе с напряжениями и деформациями?

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала.

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.).

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования.

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычис­лить, когда этот.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:

Источник

Оцените статью
toolgir.ru
Adblock
detector