индивид.задание по сварке давления. ин.зад. сварка даваления 2doc. Луганский национальный университет
 Скачать 1.13 Mb.
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Сталь марки 09Г2С (отечественные аналоги 09Г2, 09Г2ДТ, 09Г2Т, 10Г2С) |
| Класс: Сталь конструкционная низколегированная для сварных конструкций, марка стали 09Г2С широко применяется при производстве труб и другого металлопроката. |
| Использование в промышленности: различные детали и элементы сварных металлоконструкций, работающих при температуре от —70 до +425°С под давлением. |
| Вид поставки: сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 19281-73, ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 2591-2006, ГОСТ 8239-89, ГОСТ 8240-97. Лист толстый ГОСТ 19282-73, ГОСТ 5520-79, ГОСТ 5521-93, ГОСТ 19903-74. Лист тонкий ГОСТ 17066-94, ГОСТ 19904-90. Полоса ГОСТ 103-2006, ГОСТ 82-70. Поковки и кованные заготовки ГОСТ 1133-71. |
| Расшифровка марки 09Г2С: Обозначение 09Г2С означает, что в стали присутствует 0,09% углерода, поскольку 09 идет до букв, далее следует буква «Г» которая означает марганец, а цифра 2 – процентное содержание до 2% марганца. Далее следует буква «С», которая означает кремний, но поскольку после С цифры нет – это означает содержание кремния менее 1%. Таким образом, расшифровка 09Г2С означает, что перед нами сталь имеющая 0,09% углерода, до 2% марганца, и менее 1% кремния и поскольку общее кол-во добавок колеблется в районе 2,5% то это низколегированная сталь. |
| Химический состав в % стали марки 09Г2С | ||
| C | до 0,12 |  |
| Si | 0,5 - 0,8 | |
| Mn | 1,3 - 1,7 | |
| Ni | до 0,3 | |
| S | до 0,04 | |
| P | до 0,035 | |
| Cr | до 0,3 | |
| N | до 0,008 | |
| Cu | до 0,3 | |
| As | до 0,08 | |
| Fe | 96-97 | |
| Зарубежные аналоги марки стали 09Г2С | ||
| Германия | 13Mn6, 9MnSi5 | |
| Япония | SB49 | |
| Китай | 12Mn | |
| Болгария | 09G2S | |
| Венгрия | VH2 | |
| Румыния | 9SiMn16 | |
| Свойства и полезная информация: |
| Удельный вес 09Г2С: 7,85 г/см3 Температура критических точек: Ac1 = 725 , Ac3(Acm) = 860 , Ar3(Arcm) = 780 , Ar1 = 625 Свариваемость материала: без ограничений. Способы сварки: РДС, АДС под флюсом и и газовой защитой, ЭШС. Флокеночувствительность: не чувствительна. Склонность к отпускной хрупкости: не склонна. Температура ковки, °С: начала 1250, конца 850. Обрабатываемость резанием: в нормализованном отпущенном состоянии δB=520 МПа, Кυ б.ст=1,0 К υ тв. спл=1,6 Предел текучести σ0,2 МПа (по ГОСТ 5520-79 ) при разных температурах: 250 °С=225 МПа, 300 С=195 МПа, 350 С=175 МПа, 400 С=155 МПа | |||||
| Механические свойства стали 09Г2С при Т=20oС | |||||
| ГОСТ | Состояние поставки | Сечение, мм | σ0,2 (МПа) | σВ (МПа) | δ5 (%) |
| 19281-73 | Сортовой и фасонный прокат | до 10 | 345 | 490 | 21 |
| 19282-73 | Листы и полосы (Образцы поперечные) | от 10 до 20 вкл. от 20 до 32 вкл. от 32 до 60 вкл. от 60 до 80 вкл. от 80 до 160 вкл. | 325 305 285 275 265 | 470 460 450 440 430 | 21 21 21 21 21 |
| 19282-73 | Листы после закалки, отпуска (Образцы поперечные) | от 10 до 32 вкл. от 32 до 60 вкл. | 365 315 | 490 450 | 19 21 |
| 17066-80 | Листы горячекатаные | 2-3,9 | | 490 | 17 |
| Ударная вязкость KCU (Дж/см3) при низких температурах °С | |||||
| ГОСТ | Состояние поставки | Сечение, мм | KCU при +20 | KCU при -40 | KCU при -40 |
| 19281-73 | Сортовой и фасонный прокат | от 5 до 10 от 10 до 20 вкл. от 20 до 100 вкл. | 64 59 59 | 39 34 34 | 34 29 - |
| 19282-73 | Листы и полосы | от 5 до 10 от 10 до 60 вкл. | 64 59 | 39 34 | 34 29 |
| Листы после закалки, отпуска (Образцы поперечные) | от 10 до 60 вкл. | - | 49 | 29 | |
| Механические свойства 09Г2С при повышенных температурах | ||||
| Темп. испытания, °С | σ0,2 (МПа) | σВ (МПа) | δ5 (%) | ψ (%) |
| Нормализация 930-950 °С | ||||
| 20 | 300 | 460 | 31 | 63 |
| 300 | 220 | 420 | 25 | 56 |
| 475 | 180 | 360 | 34 | 67 |
| Механические свойства в зависимости от темп. °С отпуска | ||||
| Темп. отпуска, °С | σ0,2 (МПа) | σВ (МПа) | δ5 (%) | ψ (%) |
| Листы толщиной 34 мм в состоянии поставки HB 112-127 (образцы поперечные) | ||||
| 20 | 295 | 405 | 30 | 66 |
| 100 | 270 | 415 | 29 | 68 |
| 200 | 265 | 430 | - | - |
| 300 | 220 | 435 | - | - |
| 400 | 205 | 410 | 27 | 63 |
| 500 | 185 | 315 | - | 63 |
| Описание стали 09Г2С: Чаще всего прокат из данной марки стали используется для разнообразных строительных конструкций благодаря высокой механической прочности, что позволяет использовать более тонкие элементы чем при использовании других сталей. Устойчивость свойств в широком температурном диапазоне позволяет применять детали из этой марки в диапазоне температур от -70 до +450 С. Также легкая свариваемость позволяет изготавливать из листового проката этой марки сложные конструкции для химической, нефтяной, строительной, судостроительной и других отраслей. Применяя закалку и отпуск изготавливают качественную трубопроводную арматуру. Высокая механическая устойчивость к низким температурам также позволяет с успехом применять трубы из 09Г2С на севере страны. |
Расчет режима контактной точечной сварки
Диаметр электрода равен
dэ =2δ+3 =2*5+3=13мм
К параметрам режима точечной сварки относятся: усилие сжатия (Рсж), сварочный ток (Iсв), время сварки (tсв)
(4,0…5,0)δ*106 (4,0…5,0)*0,0005*106=2000…2500НВремя сварки – один из основных параметров режима точечной сварки, существенно влияющий на размеры сварной точки и ее прочность. Выбирается в зависимости от марки и толщины свариваемого металла по приближенной формуле для мягких режимов:
tсв=(0,8…1,0)δ
tсв=(0,8…1,0)*1,5=0,4…0,5 сек
Принимаем 0,5 сек
Сварочный ток определяет характер разогрева металла. Величина сварочного тока зависит от усилия сжатия, материала и толщины свариваемых листов. Сварочный ток может быть подсчитан по формуле:
где dэ – диаметр рабочей поверхности электродов, м;
δ – толщина одного свариваемого листа, м;
с,
– удельная теплоемкость, Дж/(кг‧℃); плотность кг/м3с=669 Дж/(кг‧℃);
=7850 кг/м3 ;Тпл – температура плавления свариваемого металла, ℃
– ширина кольца нагретого металла, окружающего ядро, м;Для – малоуглеродистых сталей:
мК – коэффициент формы электродов. Для плоских электродов К=1,5, сферических К=2,0;
Хэ=0,0254 длина нагреваемого участка электродов, м; сэ=376Дж/(кг К) - удельная теплоемкость.
=8900 кг/м3 – плотность металла электродов (допускается принять для температуры 20℃).mr – коэффициент, учитывающий сопротивление заготовок в процессе сварки. Для данной стали m =1
tсв – время сварки, с;
rdk- среднее сопротивление нагретых пластин, Ом
=
Омгде Аd – коэффициент, учитывающий характер электрического поля в свариваемых заготовках (Рис.1, приложение 6).
- температурный коэффициент электросопротивления.Общая сила тока, протекающего через сварочный контур
2=
cв+ ш=5833,35+135,9=5969,25 А,где
ш - ток шунтирования, А
,где rш – активное сопротивления шунтирования, Ом
,
ρш – удельное сопротивление металла на участке шунтирования, мкОм м. Рассчитывается из условий нагрева до температуры 50-2500С;
a - шаг точек, м;
δ – толщина листа, м;
h – ширина токопроводящей полосы, м
мРасчет режима шовной сварки
Выбор режима шовной сварки применительно к заданной толщине и марке металла заключается в подготовке роликов, поверхности свариваемых деталей и в нахождении оптимальных значений параметров режима сварки. В зависимости от толщины образца ширины рабочей поверхности роликов (в), устанавливается по зависимости
2*0,5+2=3 ммРежим шовной сварки определяется следующими параметрами: шагом точек(а); усилием сжатия(Рсж); временем сварки(tсв); коэффициентом цикла сварки (е), скоростью сварки (Vсв); силой тока (Iсв).
Шаг точек определяет герметичность шва и принимается по соотношению
,где δ – толщина образца, мм
к – коэффициент, равный для низколегированных сталей =3,0
Усилие сжатия оказывает существенное влияние на электрическое сопротивление сварочного контакта и условия деформирования металла. С увеличением усилия сжатия при неизменных остальных параметрах уменьшается сопротивление контакта, выделение в нем тепла и размеры сварной точки.
Для низколегированных сталей
Рсж=1000+4000·δ=1000+2000*1,5=3000 Н
где δ – толщина свариваемого листа, мм,
Рсж – усилие сжатия, Н.
Время сварки – один из основных параметров режима шовной сварки, существенно влияющий на размеры сварной точки и ее прочность. Время
сварки выбирается в зависимости от марки и толщины свариваемого металла. Значительное увеличение времени может привести к выплескам металла.
Для низколегированной стали время сварки определим
tсв=0,04(1+δ2·106)= 0,04*(1+(0,0005)2*106)=0,0375 сек
где tсв - в сек, δ – в м.
Коэффициент цикла сварки (е) определяется свойствами свариваемого материала. С увеличением тепло – и электропроводности материала он уменьшается.
Для низколегированных сталей е=0,4. Время паузы для различных металлов может быть определено как:
tn=tсв(е-1-1)=0,0375*(0,4-1-1)=0,056 сек
Скорость сварки определяется условиями кристаллизации металла расплавленном ядре. С увеличением толщины свариваемых деталей скорость сварки уменьшается. С увеличением скорости сварки до определенных значений , кристаллизация металла в расплавленном ядре может завершится в пределах зоны пластического деформирования от усилия сжатия роликов, что вызовет образование в шве значительных усадочных дефектов. Скорость сварки рассчитывают по формуле:
Vсв=
Сила тока влияет на нагрев металла и зависит от усилия сжатия, толщины свариваемых листов и шага точек и рассчитывается по формулам:
,Общая сила тока сварочной машины определяется
I2=Iсв+Iш=6580,6+2665,15=9245,75А,
где Iш
Iш=2Iсв·
Расчет параметров вторичного контура машины для точечной сварки
Номинальный сварочный ток 5833,35А (определяется по формуле(2)), ПВ=20%, длительный вторичный ток
I2дл=I2·
АПринимаем I2дл=2800 А
Электроды 1 из меди, допустимая плотность тока – 30 А/мм2 ( приложение 3)
; 
.Принимаем d1=12 мм
Электрододержатель 2 из меди М1, допустимая плотность тока – 15 А/мм2 (приложение 3)
; 
.Принимаем d2=16 мм
Хоботы 3 из меди М3, допустимая плотность тока – 1,7 А/мм2 (приложение 3)
; 
.Принимаем d3=46 мм
Планки 4 из меди М1, допустимая плотность тока – 2,0А/мм2 (приложение3)
; Гибкие шины 5,8 из меди МГМ, допустимая плотность тока – 5,0 А/мм2 (приложение 3)
.Колодки 6,7 из меди М3, допустимая плотность тока 4,5А/мм2 (приложение 3)
Определение активного сопротивления вторичного контура
Для электрода 1 из бронзы БрХ: d1=12мм, l1=20мм (чертеж), ρ10=0,030 Ом мм2/м (приложение 3)
; 
Найдем соотношение для определения коэффициента поверхностного эффекта
;
; 
Два электродержателя 2 из меди М1
d2=16мм; l2=29,75 (чертеж); ρ20=0,0175 Ом мм2/м;
;
.
Для хобота 3 из меди М3: d3= 46мм; l3=300 мм (чертеж)
; 
Для планки 4 из меди М1: q4=1400 мм2; l4=182 мм2 (чертеж)
Верхняя гибкая шина 5 из меди МГМ: q5=560мм2; l5=235 мм.
Учитывая значительную толщину (12 мм) и односторонний подвод тока, принимаем Кп=1,5. Тогда
.Верхняя колодка 6 из меди М3; : q6=622,2мм2; l6=244 мм2 (чертеж)
Нижняя колодка 7 из меди М3: q7=622,2 мм2; l7=150 мм (чертеж).
Так же, как и для верхней колодки Кп=1,3. В этом случае
.Нижняя гибкая шина 8 из меди МГМ: l8=320 мм. q7=560 мм2 В основном совпадает с верхней шиной. Активное сопротивление
Активное сопротивление всех элементов при Т=200С
rа=r1+r2+r3…..r8=(12,1+6,56+16,6+1,27+11+20,4+12,5+15)·10-6=
=92,4·10-6 Ом.
Активное сопротивление всех элементов токопровода, приведенное к рабочей температуре Т=800С.
Число переходных контактов П=10, из них два контакта медь-сталь и восемь медь-медь. Контакты неподвижные. Принимаем активное сопротивление одного контакта соответственно 5·10-6 Ом и 2·10-6 Ом, тогда
Активное сопротивление всех элементов и переходных контактов вторичного контура составит:
Определение индуктивного сопротивления вторичного контура машины
Разбиваем вторичный контур на десять отдельных участков, как показано (приложение 6, рис4).
Результаты расчета сведены в табл.1 приложение 5.
L-индуктивность (мкГн)
l-вылет электродов(м)
b- раствор электродов (м)
Суммарное индуктивное сопротивление контура Хв=92,9·10-6 Ом. Принимаем, согласно рекомендациям приложение 4, величину приведенного активного сопротивления обмоток трансформатора rt=18,5·10-6 Ом и величину приведённого индуктивного сопротивления Хt=41·10-6 Ом.
Примем сопротивления участка электрод-электрод для машины МТ-604 rээ=100·10-6 Ом.
Полное сопротивление сварочного контура машины.
Требуемые вторичное напряжение холостого хода трансформатора, соответствующее номинальной ступени
5833,35*216,4*10-6 =1,26 В
Схема вторичного контура контактной сварки
Схема точечной контактной сварки
Схема шовной контактной сварки
ЛИТЕРАТУРА
Сварка и свариваемые материалы: В 3-х т. Т. 2. Технология и оборудование. Справ. Изд. /Под ред. В. М. Ямпольского. -М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1998. 574 с.
Оборудование для контактной сварки: Справочное пособие / Под ред. В. В. Смирнова. - СПб.: Энергоатомиздат. Санкт-Петербургское отд-ние, 2000. -848 с: ил.
Сварка в машиностроении: Справочник в 4-х т. - Т.1 / Под ред. Н.А. Ольшанского. - М.: Машиностроение, 1998. - 504 с.
Технология и оборудование контактной сварки / Б.Д. Орлов, А. А. Чака-лев, Ю.В. Дмитриев и др. - М: Машиностроение, 1991. - 352 с.
Глебов Л. В., Пескарев Н. А., Файгенбаум Д. С. Расчет и конструирование машин контактной сварки. - Л.: Энергоиздат. Ленингр. отд-ние, 1990. - 424 с.
Глебов Л.В., Филипов Ю.И., Чулошников П.Л. Устройство и эксплуатация контактных машин - Л.: Энергоатомиздат, 1993. - 312 с
Гуляев А.И. Технология и оборудование контактной сварки. - М.: Машиностроение, 1994. - 256 с.
Чулошников П.Л. Точечная и роликовая электросварка легированных сталей и сплавов. - М.: Машиностроение, 1999. - 232 с.