Сварка под флюсом в большинстве случаев используется как автоматический процесс. Полуавтоматическая сварка под флюсом применяется в значительно меньшем объеме, чем автоматическая. Процесс ведется преимущественно в нижнем положении. Объем работ, выполняемых при помощи сварки под флюсом, из года в год увеличивается. Интенсивное развитие автоматической сварки под флюсом обусловлено высокой производительностью этого способа, стабильным качеством сварки, малым расходом электродного металла и электроэнергии и хорошими условиями труда.

При сварке под флюсом производительность процесса по машинному времени повышается в 6--12 раз, что даже при коэффициенте использования сварочной установки 0,5 в 3--6 раз превосходит производительность ручной сварки покрытыми электродами. При сварке на специальных, так называемых форсированных режимах, применяемых при изготовлении труб большого диаметра и широкополых двутавровых балок, производительность повышается в 15--20 раз. За счет повышения коэффициента использования сварочной установки можно добиться значительного дальнейшего роста производительности сварки под флюсом. Повышение производительности при автоматической сварке под флюсом достигается за счет использования больших токов и повышения плотности тока в электроде.

Резкое повышение абсолютной величины тока и плотности тока в электроде без увеличения потерь на угар и разбрызгивание и без ухудшения формировании шва возможно благодаря наличию плотного слоя флюса вокруг зоны сварки; это предотвращает выдувание жидкого металла шва из сварочной ванны и сводит потери на угар и разбрызгивание до 1--3%.

Таблица 11 - Сила и плотность тока в электроде при сварке покрытыми электродами и под флюсом

Увеличение силы тока позволяет сваривать металл значительной толщины без разделки кромок с одной или двух сторон (производительность сварки для этого случая определяется в основном глубиной проплавления основного металла) и увеличивать количество наплавляем

Существуют две разновидности многодуговой сварки: сварка в общую ванну, когда расплавляемый всеми дугами металл образует единую ванну, кристаллизующуюся как одно целое (рисунок 5, а); сварка в раздельные ванны, или, как ее называют, сварка раздвинутыми дугами, в этом случае каждая дуга образует свою ванну и последующая дуга расплавляет уже закристаллизовавшийся слой, сваренный предыдущей дугой (рисунок 5, б). Многоэлектродная сварка ведется только в общую ванну.

а) б)

Рисунок 5 - Сварка двумя дугами (стрелкой показано направление сварки):

а) - в общую ванну;

б) - в раздельные ванны.

5. Характеристика стыковых многослойных швов

Если проплавляющая способность источника теплоты не обеспечивает возможности провара основного металла с одной или двух сторон на всю толщину, то производят специальную подготовку свариваемых кромок. В этом случае между соединяемыми элементами оставляют пространство, позволяющее приблизить источник теплоты к самой отдаленной от поверхности точке основного металла. Достигается это за счет скоса кромок с оставлением небольшого нескошенного участка - притупления, которое проплавляется в процессе сварки (рисунок 6, а--г).

Рисунок 6 - Форма разделки кромок, применяемая при дуговой сварке многослойных швов:

а) - V-образная;

б) - рюмкообразная;

в) - Х-образная;

г) - двойная рюмкообразная.

К многослойной сварке со скосом кромок даже для толщин, которые могут быть сварены в один слой, прибегают и в тех случаях, когда отсутствуют источники питания достаточной мощности, необходимо уменьшить долю основного металла в металле шва (например, при сварке среднеуглеродистых, среднелегированных и других марок стали), создать благоприятный термический цикл или снизить вероятность образования дефектов и пр. Очевидно, что такое решение вопроса менее целесообразно, чем сварка без разделки кромок, так как в этом случае искусственно удаляется часть основного металла, а образовавшаяся полость заполняется другим, более дорогим, электродным или присадочным металлом. При этом металл шва на 60--80% состоит из электродного и только на 20--40% из основного металла. Производительность сварки существенно снижается.

Рисунок 7 - Размещение шва при различной подготовке кромок:

а) - без скоса кромок;

б) - с малым углом скоса кромок;

в) - с оптимальным углом скоса кромок.

Условия, благодаря которым осуществляется провар корня шва при многослойной сварке, ясны из схем, приведенных на рисунке 7. При сварке без разделки кромок при данной мощности источника нагрева шов будет формироваться так, как показано на рисунке 7,а. Если раздвинуть кромки на расстояние, превосходящее ширину шва, то при той же мощности источника нагрева шов погрузится в разделку до такого положения, при котором ширина его совпадет с шириной разделки (рисунок 7,б).

При увеличении угла раскрытия кромок произойдет дальнейшее понижение уровня сварочной ванны и при той же мощности источника нагрева и форме шва будет достигнут провар соединяемых деталей в корне шва (рисунок 7,в). При малом угле разделки кромок трудно обеспечить провар и при многослойном шве.

Кромки под сварку разделывают путем удаления части металла по плоскости, расположенной под некоторым углом к вертикальной оси (V-образная разделка кромок, рисунок 6,а), или же по специально подобранной криволинейной поверхности (рюмкообразная разделка кромок, рисунок 6,б). Характер подготовки кромок под сварку при V-образной разделке определяется углом раскрытия кромок или углом скоса кромок , величиной притупления и расстоянием (зазором) между свариваемыми деталями а (рисунок 6, а).

Угол раскрытия кромок выбирают с таким расчетом, чтобы были обеспечены провар вершины угла притупления и оптимальный коэффициент формы провара. При малом угле раскрытия возможны непровар вершины угла (рисунок 7,б) и возникновение кристаллизационных трещин. Последнее связано с тем, что для достижения провара при этих условиях слой должен иметь малый коэффициент формы. Угол раскрытия кромок практически не зависит от толщины свариваемого металла и мало зависит от способа сварки. При любой толщине необходимо создать условия для качественного выполнения первого слоя.

Форма подготовки кромок при рюмкообразной разделке определяется величиной притупления и величиной зазора а, назначаемыми из тех же соображений, что и для V-образной разделки, радиусом , изменяемым в пределах 5--8 мм, и углом скоса кромок , равным 10--14°. По условиям формирования металла первого слоя и по сечению разделки предпочтительна рюмкообразная подготовка кромок. Однако в этом случае увеличивается сложность подготовки под сварку и требуется более точное направление электрода по оси соединения для обеспечения провара кромок.

Параметры различных видов разделки и выбор способов подготовки кромок для различных методов дуговой сварки регламентированы ГОСТ 8713-70, 14771-69 и 5264-69.

6. Расчёт толщины стенки резервуара

При изготовлении сферического резервуара применяют сталь 15ХСНД:

Её предел прочности _в=520мПа, предел тякучести _т=350 мПа.

Допустимое напряжение можно определить:

[]_р= _т/n , где n-коэффициент запаса=1,5

[]_р=350/1,5=233,3 мПа

Толщина стенки сферического резервуара определяется по формуле:

S₀ = PR₀/2 ,

где

P- давление жидкости в резервуаре=1,98 мПа

R₀- радиус сферы=6м

- напряжение в стенке резервуара, мПа

Из условия []_р примем что = []_р=233,3 мПа

Подставив исходные данные P,R₀, в формулу получим:

S₀ =1,98610³/233,3=23,5 (мм)

Примем толщину стенки S₀=24мм

7. Расчёт объёма и площади поверхности сферы

Объём сферы определяется по формуле: V=4R₀³/3=44.136³/3= 904.8 (м³) , примем V=905(м³)

Площадь поверхности сферы определяется по формуле:

S= D²,

где D-диаметр сферы=12 м

S= D²=3.14(1210³)²=452.210³(мм)

Для расчёта объёма резервуара наиболее предпочтительной является конструкция показанная в таблице на рисунке . При диаметре сферы d=12м и объёме резервуара V=905м³ число элементов(лепеcтков)n_л составляет 24штуки.

8. Расчёт длины кольцевых и меридианных швов

Примем высоту шарового сегмента h₀=1м, тогда h=d-2h₀ , где

h₀=высота шарового сегмента

d_сег=2a

Радиус шарового сегмента находится по формуле

a=h₀(2R₀-h) =1(12-1)=3.32м

Длина кольцевого шва равна: L_k = d_сег , где

d_сег=диаметр сегмента=2a

L_k=3.146.64=20.8 (м)

Длина меридионального шва определяется по формуле

L_м=l=2R₀/360 , где

=центральный угол=125⁰, который был найден графическим путём, из построения графического резервуара в масштабе 1:100

L_м=l=23.146125/360=13,09(м)

Ширина одного лепестка в зоне соединения со сферическим днищем составляет:

9. Проверочный расчёт кольцевого и меридианного швов

Давление распределяется равномерно по внутренней поверхности сферического резервуара. На сварные швы действует усилие N, которое стремится разорвать изделие: N=PЧS , где S площадь днища (Sд) и сферической части без днищ (Sсф). Площадь днища определяется по формуле :

Площадь двух лепестков (Sсф2) сферической части резервуара без днищ определяется по формуле :

Напряжение, возникающее в кольцевом шве равно:

Напряжение, возникающее в меридиональном шве, между двумя лепестками сферической части резервуара рано:

Так как напряжения в кольцевом и меридиональном меньше допустимого _р

10. Конструкция стыка с размерами

Условное обозначение сварного соединения - С18.

Рисунок - Конструктивные элементы подготовленных кромок свариваемых деталей:

1), 2) - соединяемые детали;

3) - флюсовая подушка.

Рисунок - Конструктивные элементы сварного шва (швы №1 и №2, рисунок

3) - сварной шов - трехслойный (выполнен за три прохода).

11. Определение параметров режима сварки

Таблица - Определение параметров режима сварки

12. Условное обозначение сварных швов

Рисунок - Обозначение сварных соединений

13. Дефеткы образующиеся при сварке

Остаточные сварочные напряжения и деформация.

Дефекты в соединениях бывают двух типов: внешние и внутренние. В сварных соединениях к внешним дефектам относят наплывы подрезы, наружные непровары и несплавления, поверхностные трещины и поры. К внутренним - скрытые трещины и поры, внутренние непровары и несплавления, шлаковые включения и др. В паяных соединениях внешними дефектами являются наплывы и натеки припоя, неполное заполнение шва припоем; внутренними - поры, вкючения флюса, трещины и др.

Качество сварных и паяных соединений обеспечивают предварительным контролем материалов и заготовок, текущим контролем за процессом сварки и пайки и приемочным контролем готовых сварных или паяных соединений. В зависимости от нарушения целостности сварного соединения при контроле различают разрушающие и неразрушающие методы контроля.

Заключение

В данной курсовой работе мной был спроектирован шарообразный резервуар предназначенный для хранения жидкости. Произведен выбор типа раскроя оболочки, типа и размеров проката, сварочной проволоки, флюса, формы разделки кромок и были определены параметры режима сварки. Из расчетов углеродного эквивалента следует, что сталь нужно сваривать только с предварительной термообработкой, подогревом в процессе сварки и последующей термообработкой. Показаны конструкции стыков с размерами и условные обозначения сварных швов. Были проведены расчеты по допустимым напряжениям и по предельным состояниям. Были рассчитаны толщина стенки шарообразного резервуара, объём сферы и площадь поверхности, длины меридианного и кольцевого швов. По проверочным расчетам кольцевого и меридианного швов был сделан вывод о работоспособности конструкции

Список использованных источников

1 Николаев Г.А., Курнин С.А., Винокуров В.А. Расчёт проектирование и изготовление сварных конструкций: учебное пособие для вузов. - М.: Высш.шк., 1971.

2 Сварка в машиностроении: Справочник в 4-х т. / Под ред. В.А. Винокурова - М.: Машиностроение, 1979-т.3.

3 Технология электрической сваркой металлов и сплавов плавленим / Под ред. Акад. Б.Е. Патона - М.: Машиностроение, 1974.

4 Николаев Г.А., Курнин С.А., Винокуров В.А. Автоматизация проектирования сварных конструкций: Учеб. пособие - М.: Высш. шк., 1983.

5 Сварка в машиностроении: Справочник / Под ред. Н. А. Ольшанского.-М.: Машиностроение, 1978-т.1.

6 Марочник сталей и сплавов / В.Г. Сорокин, А.В. Волосникова, С.А. Вяткин. Под общей ред. В.Г. Сорокина. - М.: Машиностроение, 1989.

6 ГОСТ 8713-79. Сварка под флюсом. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.

7 ГОСТ 9087-81. Флюсы сварочные плавленые. Техническая документация.

8 ГОСТ 19903-74. Прокат листовой горячекатаный. Сортамент.

9 ГОСТ 19521-74. Сварка металлов. Классификация.