Контрольная работа по "Строительству"

 

Задание №31

 

1. Рассчитать  параметр режима одноточечной сварки листов сплава АМГ5В толщиной l=2+2 мм, шаг между точками t_ш = 4dэ.

 

Вначале рассчитать параметры режима одноточечной сварки, затем двухточечной без токопроводящей подкладки, затем двухточечной с токопроводящей подкладкой .

 

 

2. ССО и ССС пластины шириной 70 мм , толщиной 4 мм.

 

3. Рассчитать  параметры режима шовной сварки листов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание 1

Величина  сварочного тока I_св определяется по закону Джоуля-Ленса:

 

 

где:

 к₃=1,2 – коэффициент учитывающий изменение сопротивления во время сварки;

R_{д кон}=133×10^-6 Ом – сопротивление детали к концу нагрева;

t_cв=0,26 с – время сварки;

Q_ээ – теплота выделяемая на участке. Она находится по формуле:

 

 

 

где :

Q₁ – энергия расходуемая на нагрев метала до температуры плавления;

Q₂ – энергия расходуемая на нагрев кольца металла шириной х₂ ограничивающее литое ядро;

Q₃ – потери тепла на теплоотвод в охлаждаемые электроды.

 

Таким образом  Q₁ найдём по формуле:

 

pdg

 

где:

 d=2 мм – наименьшая толщина деталей;

d_э = 7 мм – диаметр электродов;

с = 587 Дж/кг°К – удельная теплоёмкость металла;

g = 4590 кг/м³ – удельная плотность металла;

Т_пл = 1933 °К – температура плавления металла.

 

 

 

Энергия расходуемая  на нагрев кольца металла шириной  х₂ ограничивающее литое ядро найдём по формуле:

 

dg

 

где:

d=2 мм – наименьшая толщина деталей;

к₁=0,8 – коэффициент учитывающий что средняя температура кольца х₂ несколько ниже Т_пл/4;

d_я =  d_э=7 – диаметр ядра;

с = 578 Дж/кг°К – удельная теплоёмкость металла;

g = 4590 кг/м³ – удельная плотность металла;

Т_пл = 1933 °К – температура плавления металла;

х₂ – ширина кольца металла ограничивающее литое ядро. Находится по формуле:

 

 

 

где:

 а –  коэффициент температуропроводности;

t_cв=0,26 с – время сварки.

 

lg

 

с=578 Дж/кг°К – удельная теплоёмкость;

g=4590 кг/м³ – удельная плотность металла;

l=38 Вт/м°К – удельная теплопроводность.

 

 

 

 

 

Отсюда найдём Q₂:

 

 

 

Потери тепла  на теплоотвод в охлаждаемые электроды  найдём по формуле:

 

pg

 

где:

 к₂=1 – коэффициент учитывающий форму электрода для цилиндра;

d_я= d_э=7 мм – диаметр ядра;

с_э=371 Дж/кг°К – удельная теплоёмкость меди из которой изготовлены электроды;

g_э=8900 кг/м³ – удельная плотность меди из которой изготовлены электроды;

Т_пл=1713 °К – температура плавления металла;

х₃ –высота цилиндрика металла. Находится по формуле:

 

 

 

где:

 а_э – коэффициент температуропроводности меди из которой изготовлены электроды;

t_cв=0,26 с – время сварки.

 

lg

 

с_э=371 Дж/кг°К – удельная теплоёмкость меди из которой изготовлены электроды;

g_э=8900 кг/м³ – удельная плотность металла меди из которой изготовлены электроды;

l_э=359,4 Вт/м°К – удельная теплопроводность меди из которой изготовлены электроды.

 

 

 

 

 

Отсюда найдём Q₃:

 

 

 

 

 

Величина  сварочного тока I_св будет равна:

 

 

 

Сопротивление шунтирования найдём по формуле:

 

rd

где:

 l=28мм – расстояние между сварными точками;

h = 16 мм– ширина полосы по которой шунтируется ток;

d=2 мм – наименьшая толщина деталей;

к_п=3,6 –коэффициент поверхностного эффекта при суммарной толщине листов равно 3 мм.

r_т=142×10^-8 Ом/м – удельное сопротивление металла.

 

 

Ширина полосы по которой шунтируется ток найдем по зависимости:

 

 

 

Ток шунтирования:

 

 

где:

I_св = 6894 А – сварочный ток;

R_{д кон}=133×10^-6 Ом – сопротивление детали к концу нагрева;

R_ш=0,0024 Ом – сопротивление детали к концу нагрева

 

 

 

Ток во вторичном контуре:

 

 

 

Эквивалентное сопротивление:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание 2

 

Рассчитаю параметры режима ССС и ССО детали: 70х4 мм.

Определю установочную длину  для прямоугольного сечения:

 

 

где:

₌ 5(мм) – минимальный диаметр свариваемых деталей:

 

 

 

Припуск на сварку выбираю  по [прил.2; табл.3.1], в зависимости  от площади поперечного сечения  детали F:

 

 

 

Тогда Δ_св = 0,028(м).

Припуск на осадку найду по формуле:

 

 

 

Припуск на оплавление найду  по формуле:

 

 

 

Скорость оплавления приму  по [прил.2; табл.3.2]:

• V_опл = 0,0022(м/с).

 

Скорость осадки найду  по формуле:

 

 

где:

V_ос^ср = 0,04(м/с) – средняя скорость осадки [прил.2; табл.3.2].

 

Длительность процесса t_опл и t_ос определю по формулам:

 

 

где:

Δ_опл = 0,0135(м) – припуск на оплавление;

V_опл = 0,006(м/с) – скорость оплавления.

 

 

 

 

где:

Δ_ос = 0,0045(м) – припуск на осадку;

V_ос^ср = 0,04(м/с) – средняя скорость осадки;

 

 

Усилие осадки:

 

здесь:

ρ = 70 (МПа) – удельное давление;

F = 0,000314(м²) - поперечное сечение детали;

 

 

 

Усилие замыкания:

 

 

Усилие зажатия:

 

где:

К_заж = 2,5

 

 

Сварочный ток:

 

где:

Q_опл – тепловая мощность:

 

где:

к = 0,7 – коэффициент, учитывающий выброс металла;

F = 1055(мм²) – площадь поперечного сечения детали;

с = 578 Дж/кг°К – удельная теплоёмкость металла;

g = 4590 кг/м³ – удельная плотность металла;

Т_пл = 259 °К – температура плавления металла;

Т_опл = 2270 °К – температура оплавления металла;

Т₁ = 293°К – начальная температура;

m₀ = 358·10³ Дж/кг;

l=9,6 Вт/м°К – удельная теплопроводность;

dT/dx = 5·10⁵ – градиент температур;

T_п = 573°К – температура предварительного подогрева;

V_опл = 0,012(м/с) – скорость оплавления:

 

 

 

R_опл – сопротивление оплавления:

 

 

где:

F = 0,0003 (м²) - площадь поперечного сечения детали;

с = 578 Дж/кг°К – удельная теплоёмкость металла;

g = 4590 кг/м³ – удельная плотность металла;

Т_опл = 2800 °К – температура оплавления металла;

V_опл = 0,022(м/с) - скорость оплавления;

j = 12·10⁶ – плотность тока:

 

 

 

 

Ток короткого замыкания:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание 3

Усилие сжатия:

 

 

где:

d=2 мм – наименьшая толщина деталей;

 

 

 

Время включения  сварочного тока:

 

 

где:

t_и – время импульса:

 

 

 

t_п – время паузы:

 

 

 

 

 

Шаг роликов:

 

 

 

Скорость  сварки:

 

 

 

Величина  сварочного тока I_св:

 

 

 

 

где:

 к₃=1,2 – коэффициент учитывающий изменение сопротивления во время сварки;

R_{д кон}=133×10^-6 Ом – сопротивление детали к концу нагрева;

t_ц=0,3 с – время цикла;

Q_ээ – теплота выделяемая на участке. Она находится по формуле:

 

 

 

где :

Q₁ – энергия расходуемая на нагрев метала до температуры плавления;

Q₂ – энергия расходуемая на нагрев кольца металла шириной х₂ ограничивающее литое ядро;

Q₃ – потери тепла на теплоотвод в охлаждаемые электроды.

 

Таким образом  Q₁ найдём по формуле:

 

pdg

 

где:

 d=2 мм – наименьшая толщина деталей;

d_э = 5,5d^1/2=5,5×1=5,5 мм – диаметр электродов;

с = 496 Дж/кг°К – удельная теплоёмкость металла;

g = 7850 кг/м³ – удельная плотность металла;

Т_пл = 1713 °К – температура плавления металла.

 

 

 

Энергия расходуемая  на нагрев кольца металла шириной  х₂ ограничивающее литое ядро найдём по формуле:

 

dg

 

где:

d=2 мм – наименьшая толщина деталей;

к₁=0,8 – коэффициент учитывающий что средняя температура кольца х₂ несколько ниже Т_пл/4;

d_я =  d_э=5,5d^1/2=5,5×1=5 мм – диаметр ядра;

с = 496 Дж/кг°К – удельная теплоёмкость металла;

g = 7850 кг/м³ – удельная плотность металла;

Т_пл = 1713 °К – температура плавления металла;

х₂ – ширина кольца металла ограничивающее литое ядро. Находится по формуле:

 

 

 

где:

 а –  коэффициент температуропроводности;

t_cв=0,46 с – время сварки.

 

lg

 

с=496 Дж/кг°К – удельная теплоёмкость;

g=7850 кг/м³ – удельная плотность металла;

l=38 Вт/м°К – удельная теплопроводность.

 

 

 

 

 

Отсюда найдём Q₂:

 

 

 

Потери тепла  на теплоотвод в охлаждаемые электроды  найдём по формуле:

 

pg

 

где:

 к₂=1 – коэффициент учитывающий форму электрода для цилиндра;

d_я= d_э=7 мм – диаметр ядра;

с_э=371 Дж/кг°К – удельная теплоёмкость меди из которой изготовлены электроды;

g_э=8900 кг/м³ – удельная плотность меди из которой изготовлены электроды;

Т_пл=1713 °К – температура плавления металла;

х₃ –высота цилиндрика металла. Находится по формуле:

 

 

 

где:

 а_э – коэффициент температуропроводности меди из которой изготовлены электроды;

t_cв=0,46 с – время сварки.

 

lg

 

с_э=371 Дж/кг°К – удельная теплоёмкость меди из которой изготовлены электроды;

g_э=8900 кг/м³ – удельная плотность металла меди из которой изготовлены электроды;

l_э=359,4 Вт/м°К – удельная теплопроводность меди из которой изготовлены электроды.

 

 

 

 

 

Отсюда найдём Q₃:

 

 

 

 

 

Величина  сварочного тока I_св будет равна:

 

 

Ток шунтирования:

 

 

 

где:

I_св = 3730(А) - сила тока;

d=1 мм – наименьшая толщина деталей;

d_тш=4,6·10^-3 м – диаметр точки;

 

 

 

Ток во вторичном контуре:

 

 

 

Сопротивление шунта:

 

 

 

Эквивалентное сопротивление: