Электродуговая сварка в среде защитных газов. Тепловые основы сварки

Министерство Образования российской Федерации

Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» им. Д. Ф. Устинова

Лабораторная работа №2 по сварке

«Электродуговая сварка в среде защитных газов. Тепловые основы сварки»

Выполнил: ст. гр. А-152

Махмутов Альберт

Проверил: Шаханов С.Б..

Санкт – Петербург

2008

Цель работы: 1) практическое ознакомление с различными видами дуговой сварки в среде защитных газов;

2) экспериментальное определение термического цикла заданной точки ЗТВ и температурного поля поперек сварного шва;

3) сравнение полученных экспериментальных данных с расчетными.

Оборудование и материалы

1)  пост для ручной сварки сталей в среде СО₂;

2)  пост для автоматической сварки неплавящимся электродом в среде аргона алюминиевых сплавов;

3)  термопары (хромель. алюмель)

4)  гальвагометры или потенциометры - 3 шт.

5)  секундомеры – 2 шт.

6)  линейка масштабная – 1 шт.

7)  штангельциркуль

8)  щетка металлическая – 1 шт.

9)  проволока сварочная Св-08Г2С диаметром 1.6 мм;

10)  проволока сварочная алюминиевая;

11)  образец – пластина из углеродистой или низколегированной стали;

12)  образец – пластина из алюминиевого сплава.

 Схема постов для сварки в защитных газов:

рис. Ручная сварка в углекислом газе сталей

Тр – трансформатор; Др – дроссель; Ос – Осцилметр; К – Конденсатор; ШУ – шкаф управления; Ас – автомат сварочный; ВС – выпрямитель; РБ- реостат балластный; ГС – горелка сварочная.

1 – редуктор; 2 – подогреватель; 3 – осушитель; 4 – ротаметр.

Подсчет температуры в точках приварки термопар в моменты времени отсчета при выполнении опыта.

Экспериментальные и расчетные значения постоянных для данного опыта величин.

Экспериментальные значения					Расчетные значения
S, м	Iсв, А	Uд, В	tсв, c	Lсв,мм	vсв, м/с	Qэ, Вт	Ω, м2/с	Ψ, 1/с	А
1.2* 10-3	50	11	27	1.89* 10-1	0.007	275	8.037 ∙10-6	1.068* 10-2	623.4

Значения теплофизических констант для различных металлов.

Металл	γ, кг/м3	λ, Вт/(м∙К)	с, Дж/(кг∙К)	α, Вт/(м2∙К)
Углеродистая и низколегированная сталь	7800	42	670	33.5
Аустенитная сталь	7900	30	630	..
Сплавы алюминия	2700	250	1000	..

Расчетные формулы:  _св=L_св/t_св; Q_э=К_э*I_св*U_g; Ω=λ/с* γ; Ψ=2α/с*γ*S

м/с

0.5* 50*11=275 Вт

^-6 м²/с

φ=2*33,5/670*7,8*10³*1,2*10^-3=1,068*10^-2 1/с

А=275/0,007*1,2*10^-3(4π*7.8*10³*670*42)^1/2=623.36

Термический цикл сварки.

Данные	y,мм	Время отсчета,с
		0	3	5	10	15	20	25	30	40	50	75	100	150	200
Опыт	I  y1=6.5	0	400	350	250	210	180	160	150	130	110	80	60	40	20
	II  y2=8.5	0	200	190	180	170	150	140	120	110	100	70	50	40	20
	III y3=10.5	0	100	150	140	120	110	110	100	90	80	60	50	30	20
Расчет	I  y1=6.5	0	224,9	203.2	155.3	125.6	105.4	90.6	79.1	62.2	50.3	31.8	21.1	10.2	5.2
	II  y2=8.5	0	164.8	168.6	141.5	118.1	100.6	87.3	76.7	60.8	49.4	31.4	21	10.1	5.1
	III y3=10.5	0	111.1	133,1	125.7	109.1	94.8	83.2	73.7	59	48.3	30.9	20.7	10	5.1

Формулы для расчета температуры в точках приварки термопар в моменты времени отсчета при выполнении опыта:

 

Расчет: (температура [Т] в С⁰):

I термопара: y=6.5 мм

T₀=0; Т₃=224,9; Т₅=203,2; Т₁₀=155,3; Т₁₅=125,6; Т₂₀=105,4; Т₂₅=90,6; Т₃₀=79,1; Т₄₀=62,2; Т₅₀=50,3; Т₇₅=31,8; Т₁₀₀=21,1; Т₁₅₀=10,2; Т₂₀₀=5,2;

Расчет: (температура [Т] в С⁰):

II термопара: y=8,5 мм

T₀=0; Т₃=164,8; Т₅=168,6; Т₁₀=141,5; Т₁₅=118,1; Т₂₀=100,6; Т₂₅=87,3; Т₃₀=76,7; Т₄₀=59; Т₅₀=60,8; Т₇₅=31,4; Т₁₀₀=21; Т₁₅₀=10,1; Т₂₀₀=5,1;

Расчет: (температура [Т] в С⁰):

III термопара: y=10,5 мм

T₀=0; Т₃=111,1; Т₅=133,1; Т₁₀=125,7; Т₁₅=109,1; Т₂₀=94,8; Т₂₅=83,2; Т₃₀=73,7; Т₄₀=59; Т₅₀=48,3; Т₇₅=30,9; Т₁₀₀=20,7; Т₁₅₀=10; Т₂₀₀=5,1;

Формулы для расчета температуры наибольшего нагрева и скорости охлаждения W_охл.:

Т_мах(y)= * (1-);      ;

Расчет:

 ⁰C

 167.8 ⁰C;   133.8 ⁰C;