Технология конструкционных материалов

 

Государственное общеобразовательное учреждение

Высшего профессионального  образования

“Тульский государственный университет.”

 

 

 

 

 

 

 

 

Кафедра “Сварка литье технологии конструктивных материалов”

 

 

 

 

 

 

Контрольно-курсовая работа

по Технологии конструкционных материалов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: Студент гр.020191                                                  Сергеев В.И

 

 

Проверил: Евдокимов Е.Г

 

 

 

 

 

 

 

Тула 2012

 

Содержание

 

 

1. Задание ……………………………………………………………………………3

2. Практическая часть……………………………………………………………….5

2.1.Часть  №1………………………………………..………………………...………5

2.1.1. Общие сведения из теории………………………………….………………..5

2.1.2. Подготовка заготовок к сварке………………………………..…………….7

2.1.3. Дефекты изделий при контактной стыковой сварке………….……………9

2.1.4. Оборудование для контактной сварки……………………………………..10

2.1.5. Расчетная часть…………………………………………….………………...12

2.2.Часть №2……………………………………………………………………......13

2.2.1.Общие сведения из теории..………………...……….………………………13

2.2.2. Выбор способа получения заготовки и расчеты по раскрою материала…14

2.2.3. Разработка  техпроцесса изготовления детали……………………………..15

2.2.4. Расчеты  усилий: резки заготовки, усилия  прижима при вырубке, усилия  штамповки, работы при штамповке……………………….………………………15

2.2.5. Выбор оборудования………………………………………………………...17

2.2.6. Проектирование и расчет приспособления (расчет рабочих размеров исполнительных органов оснастки)……………………………………………….18

3.Список  литературы……………………………………………………………….19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Задание 

 

Вариант 19

 

Часть №1

Приведите схему и опишите сущность процесса контактной стыковой электросварки оплавлением. Начертите и опишите цикл стыковой сварки оплавлением. Объясните, за счет чего происходит процесс сварки труб (рис. 37) из Ст3. Производство — массовое. Укажите подготовку заготовок под сварку. По площади сечения свариваемых заготовок выберите тип машины и приведите ее технические данные. По значениям j /(А/мм²) и р (МН/м²) определите сварочный ток и усилие осадки. Определите припуск на оплавление, осадку и время сварки изделия. Укажите возможные дефекты и причины их возникновения.

Литература: [1, 6] и [7], с. 242—284.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Часть №2

 

По эскизу детали   (рис.  27)   разработайте  схему технологического  процесса   ее  изготовления   методом  холодной  листовой   штамповки.  При  выполнении работы следует: 1) установить технологические операции, необходимые для получения заданной детали; 2) определить размеры заготовки; установить вид исходного материала (лента или полоса); привести схему раскроя и определить коэффициент использования материала; 3)произвести необходимые технологические расчеты: определить технологические зазоры между пуансоном и матрицей при вырубке и пробивке, определить коэффициенты вытяжки и отбортовки; 4)выбрать штамп и указать последовательность выполняемых на нем операций; привести схему штампа и описать работу; 5) определить усилия на операциях; 6) указать штамповочное оборудование, привести его кинематическую схему и описать работу.

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Практическая часть

2.1. Часть №1

2.1.1. Общие сведения из теории

КОНТАКТНАЯ СТЫКОВАЯ СВАРКА

Стыковая сварка - разновидность контактной сварки, при которой заготовки свариваются по всей поверхности соприкосновения. Свариваемые заготовки закрепляют в зажимах стыковой машины (рис.1). Зажим 3 установлен на подвижной плите 4, перемещающейся в направляющих, зажим 2 укреплен на неподвижной плите 1. Сварочный трансформатор соединен с плитами гибкими шинами и питается от сети через включающее устройство. Плиты перемещаются, и заготовки сжимаются под действием силы Р, обеспечиваемой механизмом: осадки.

 

Рис.1. Схема контактной стыковой сварки

 

Стыковую сварку с разогревом стыка  до пластического состояния и  последующей осадкой называют сваркой сопротивлением, а при разогреве торцов заготовок до оплавления и последующей осадкой - сваркой оплавлением. Для правильного формирования сварного соединения необходимо, чтобы процесс протекал в определенной последовательности. Совместное графическое изображение тока и давления, изменяющихся в процессе сварки во времени, называют циклограммой сварки.

Стыковая сварка оплавлением имеет  две разновидности: непрерывным  и прерывистым оплавлением. При непрерывном оплавлении между заготовками, установленными в электродах машины, оставляют зазор, подключают источник тока и равномерно сближают заготовки. Соприкосновение происходит вначале по отдельным небольшим площадкам, через которые протекает ток высокой плотности. При этом под действием магнитного поля расплавленный и кипящий металл выбрасывается наружу. После достижения равномерного оплавления всей поверхности стыка заготовки осаживают. Циклограмма сварки непрерывным оплавлением: показана на рис.2.

 

Рис.2. Циклограмма контактной стыковой сварки оплавлением:

S - перемещение плиты, мм; Р - сила сжатия заготовок;I - сварочный ток

 

 

При прерывистом оплавлении зажатые заготовки: сближают, приводят их в кратковременное соприкосновение и вновь отводят на небольшое расстояние.

Быстро  повторяя одно за другим сближения  и разъединения, выполняют оплавление всего сечения. Затем выключают  ток и сдавливают заготовку. Под  давлением часть расплавленного металла вместе с оксидами выдавливается  из зоны сварки.

Сварка  оплавлением имеет преимущества перед сваркой сопротивлением. В  процессе оплавления выравниваются  все неровности стыка, а оксиды и  загрязнения удаляются, поэтому  не требуется особой подготовки места  соединения. Можно сваривать заготовки  с сечением сложной формы, а также  заготовки с различными сечениями, разнородные металлы (быстрорежущую  и углеродистую стали, медь и алюминий и т.д.). Типы сварных соединений, выполняемых стыковой сваркой оплавлением, приведены на рис. 3.

 

Рис.3. Типы сварных соединений, выполняемых  стыковой сваркой оплавлением

Наиболее  распространенными изделиями, изготовляемыми стыковой сваркой, служат элементы трубчатых  конструкций, колеса и кольца, инструмент, рельсы и т.п.

 

2.1.2. Подготовка заготовок к сварке.

 

Перед сваркой  производят правку и взаимную подгонку заготовок, а также очистку их поверхностей от окалины, ржавчины, смазки, пыли и других загрязнений. При сварке неочищенных заготовок заметно  снижается качество соединений и  увеличивается износ электродов контактных машин.

Способ  очистка выбирают в зависимости  от размеров и материала заготовок, характера загрязнений и типа производства. Заготовки из горячекатаной  стали очищают в дробеструйных  установках, металлическими щетками, абразивными  кругами. В массовом производстве их очищают травлением в растворе кислот с последующей нейтрализацией в  щелочной ванне, промывкой проточной  водой и сушкой горячим воздухом. Холоднокатаную низкоуглеродистую  сталь (без окалины) сваривают без  зачистки или перед сваркой промывают  раствором каустической соды, горячей  водой с последующей просушкой  горячим воздухом. Алюминиевые сплавы подвергают специальной химической обработке, после которой они  пригодны для сварки в течение  пяти суток. Качество подготовки поверхности  контролируют измерением общего электрического сопротивления двух сжатых деталей, сравниванием с эталонными образцами  или визуально.

 

Подготовка кромок труб под сварку

Перед началом  сварочно-монтажных работ необходимо убедиться в том, что используемые трубы и детали трубопроводов  имеют сертификаты качества и  соответствуют проекту, техническим  условиям на их поставку. Трубы и  детали должны пройти входной контроль в соответствии с требованиями соответствующих  стандартов и технических условий  на трубы. Концы труб и соединительных деталей должны иметь форму и  размеры скоса кромок, соответствующие  применяемым процессам сварки. При  их несоответствии допускается механическая обработка кромок в трассовых  условиях. Для труб небольшого диаметра (до 520 мм) возможно применение торцевателей, фаскоснимателей, труборезов и шлифмашинок. Для больших диаметров применяются  орбитальные фрезерные машины, гидроабразивная  резка и шлифмашинки. В отдельных  случаях, при врезке катушек или выполнении захлестов, допускается применение термических способов подготовки кромок, таких как:

а) газокислородная  резка с последующей механической зачисткой кромок абразивным кругом на глубину 0,1.. .0,2 мм;

б) воздушно-плазменная резка с последующей механической обработкой на глубину до 1 мм - вследствие насыщения кромки азотом (при использовании  аргона в качестве плазмообразующего  газа механическая обработка не требуется);

 в)  воздушно-дуговая резка с последующей  зашлифовкой на глубину до 0,5 мм (науглераживание кромок); 

г) строжка  и резка специальными электродами  типа АНР-2М, АНР-3 или ОК.21.03, после  которых не требуется механическая обработка. 

Перед сборкой  труб необходимо очистить внутреннюю полость труб от попавших туда грунта, грязи, снега, а также зачистить  до металлического блеска кромки и  прилегающие к ним внутреннюю и наружную поверхность труб и  соединительных деталей на ширину не менее 10 мм. 

 
 

  
Рис. 4. Типы разделки кромок труб для ручной дуговой сварки (а, б), автоматической сварки в среде защитных газов (в), автоматической сварки под флюсом (г, д, е, ж) и порошковой проволокой с принудительным формированием (а, б).

 

Для трубопроводов  Ду 1000 мм и свыше, когда предусмотрено  выполнение подварочного корневого  шва изнутри, рекомендуется разделка представленная на рис.1, в. При строительстве  распределительных трубопроводов  допускается ручная дуговая сварка труб без разделки кромок с толщиной стенки до 4 мм. Кроме того, для трубопроводов  диаметром до 152 мм возможно применение газовой сварки (без разделки кромок - до 3 мм, и односторонним скосом кромок - до 5 мм).  
Соединение разностенных труб на трассе допускается без дополнительной обработки кромок: 

• для  толщин стенок не более 12,5 мм, если разность толщины не превышает 2 мм; 

• для  толщин стенок свыше 12,5 мм, если разность толщины не превышает 3 мм.

В этом случае смещение стыкуемых кромок не допускается.  
Соединение труб или труб с запорной и распределительной арматурой с большей разностью толщин стенок осуществляют посредством вварки между стыкуемыми элементами переходников заводского изготовления или вставок из труб промежуточной толщины длиной не менее 250 мм.  
Допускается выполнять непосредственную сборку и сварку труб или труб с деталями трубопроводов при разностенности до 1,5 толщин при специальной обработке, прилегающей к торцу поверхности более толстой трубы или детали (рис.5,а). Сварка захлесточных стыков разностенных труб не допускается.  
Непосредственное соединение труб с запорной и распределительной арматурой разрешается при условии, если толщина стыкуемого торца арматуры не превышает 1,5 толщины стенки трубы с подготовкой патрубка арматуры согласно (рис. 5, б). Указанная подготовка должна быть осуществлена заводом-поставщиком. 

 

  
Рис. 5. Подготовка для сварки торцов труб и деталей с разной толщиной стенки

 

 

2.1.3. Дефекты изделий при контактной стыковой сварке

Все дефекты  контактной сварки подразделяют на дефекты, связанные с нарушениями геометрических размеров соединения, и на дефекты, вызванные нарушениями в зоне сварки.

Дефекты геометрических размеров соединения включают в себя смещение, неперпендикулярность, не соосность, угловой разворот, сдвиг, несоблюдение величины нахлестки и  шага между сварными точками (нарушение  геометрического расположения деталей  при сборке и прихвате.

Такие дефекты  в основном связаны с некачественной работой сварочного оборудования (не соосность электродов, прогиб консолей сварочного вторичного контура) и приспособлений (неверный расчет точности - низкая жесткость, износ). Кроме того, причиной возникновения  дефектов этого вида могут быть термические  деформации при сварке нескольких точек, если схема их постановки не соблюдена.Дефекты  в зоне сварки связаны с отклонениями геометрических  размеров ядра, величины проплавления, вмятин (ГОСТ 15878—79), а также с порами, раковинами, изменением свойств металла в литой и переходной зонах ядра сварной точки, трещинами, выплесками металла, прожогами, выдавливанием металла ядра, не герметичностью, чрезмерными зазорами между деталями вокруг сварной точки, хлопунами.

Степень влияния дефектов контактной сварки на надежность зависит от их числа  и расположения в сварных соединениях. Приемочный уровень дефектности  в сварном соединении определяется ответственностью данного соединения в конструкции узла или изделия  в целом, т.е. значимостью дефекта. Существуют критический (группа А), значительный (группа Б) и малозначительный (группа В) дефекты.