Дипломный проект (1222694), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

Рисунок 1.5 – Дефекты макроструктуры в швах [2]:

а - стыковых; б - угловых; в - нахлесточных; 1 - непровар; 2 - трещины; 3 - поры;

4 - шлаковые включения

Шлаковые включения являются результатом небрежной очистки кромок деталей и сварочной проволоки от окалины, ржавчины и грязи, а также (при многослойной сварке) неполного удаления шлака с предыдущих слоев. Кроме того, они возникают при сварке длинной дугой, неправильном наклоне электрода, недостаточной величине сварочного тока или мощности горелки, завышенной скорости сварки.

Шлаковые включения различны по форме (от сферической до игольчатой) и размерам (от микроскопических до нескольких миллиметров). Они могут быть расположены в корне шва между отдельными слоями, а также внутри наплавленного металла.

Шлаковые включения, так же как и газовые поры, ослабляют сечение шва, уменьшают его прочность и являются зонами концентрации напряжений.

Непроваром называют местное несплавление основного металла с наплавленным, а также несплавление между собой отдельных слоев шва при многослойной сварке из-за наличия тонкой прослойки : окислов, а иногда и грубой шлаковой прослойки внутри швов. Причинами непроваров являются: плохая очистка металла от окалины, ржавчины и грязи, малый зазор в стыке, излишнее притупление и малый угол скоса кромок, недостаточная величина тока или мощности горелки, большая скорость сварки, смещение электрода в сторону от оси шва.

При автоматической сварке под флюсом и электрошлаковой сварке непровары обычно образуются в начале процесса, когда основной металл еще недостаточно прогрет. Поэтому сварку начинают на входных технологических планках, отрезаемых в дальнейшем. Иногда непровары по сечению шва возникают из-за вынужденных перерывов в процессе сварки.

При точечной и шовной контактных сварках причинами непроваров являются недостаточная величина тока, продолжительность сварки и давления, большая рабочая поверхность электродов. При стыковой контактной сварке непровары наиболее часто образуются в результате несвоевременного выключения сварочного тока.

Трещины и непровары являются наиболее опасным дефектом сварных швов. Они возникают в самом шве и в околошовной зоне, располагаясь вдоль и поперек шва в виде несплошностей микро- и макроскопических размеров.

Трещины разделяют на горячие и холодные в зависимости от температуры их образования.

Горячие трещины появляются в процессе кристаллизации металла шва при температуре 1100-1300 ⁰С. Их образование вызывается наличием полужидких прослоек между кристаллами наплавленного металла шва в конце его затвердевания и действием в нем растягивающих усадочных напряжений. Повышенное содержание в металле шва углерода, кремния, водорода и никеля также способствует образованию горячих трещин. Они обычно расположены внутри шва и их трудно выявить.

Холодные трещины возникают при температурах 100-300 ⁰С в легированных сталях и при нормальных температурах - в углеродистых сталях сразу после остывания шва или через длительный промежуток времени. Основная причина их образования — значительные напряжения, возникающие в зоне сварки при распаде твердого раствора, и скопление под большим давлением молекулярного водорода в пустотах, имеющихся в металле шва. Холодные трещины выходят на поверхность шва и хорошо заметны.

1.5.3 Дефекты микроструктуры

Микроструктура шва и околошовной зоны (рисунок 1.6) в значительной мере определяет свойства сварных соединений и характеризует их качество.

Дефектами микроструктуры сварного соединения являются: микропоры и микротрещины, нитридные, кислородные и другие неметаллические включения, крупно-зернистость, участки перегрева и пережога.

На участке перегрева (рисунок 1.6) металл имеет крупнозернистое строение. Чем крупнее зерна, тем меньше поверхность их сцепления и выше хрупкость металла (перегретый металл плохо сопротивляется ударным нагрузкам).

Наиболее опасным дефектом является пережог, при котором в структуре металла шва много окисленных зерен с малым взаимным сцеплением. Такой металл хрупок и не поддается исправлению. Пережог возникает при высокой температуре сварки, плохой изоляции сварочной ванны от воздуха или избытке кислорода в пламени горелки.

Рисунок 1.6 – Схема распределения структур в сварном шве и около шовной зоне [2]: (цифрами I, II, III и т.д. обозначены одни и те же участки на разрезе шва, кривой распределения температур и шкале температур на диаграмме железо-углерод) I - неполное расплавление; II - перегрев; III - нормализация; IV - неполная перекристаллизация; V - рекристаллизация; VI – синеломкость

2 ОБОРУДОВАНИЕ И МАТЕРИАЛЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В ХОДЕ ЭКСПЕРЕМЕНТОВ

2.1 Питающее устройство

Для сварочных работ с высококачественным соединением, способных выдерживать большие нагрузки, сохранять на протяжение длительного времени герметичность и прочность, необходимо применять соответствующее сварочное оборудование.

В качестве устойчивого источника и надежной сварочной дуги, прекрасно зарекомендовали себя сварочные многопостовые выпрямители, которые наделены многими преимуществами, по сравнению с другими сварочными аппаратами.

Данная категория выпрямителей сочетает в себе многофункциональность и практичность, наряду с универсальностью применения в любых отраслях промышленности.

Отличительная черта многопостовых выпрямителей, является то, что можно подключить к нему несколько автономных сварочных постов, что дает возможность делать одновременную работу сварщиков на участках с большим объёмом работ. Благодаря своим незначительным размером и мобильности, они являются незаменимыми источниками ручной дуговой сварки при разных типах работ.

Небольшой вес этой конструкции позволяет доставлять сварочные аппараты на объекты, находящиеся в труднодоступной местности, для того чтобы выполнять качественную работу в короткие сроки, благодаря высокой производительности и многопостовой организации сварки.

Свойства сварочных выпрямителей позволяют их применять для ручной дуговой сварки, резки, наплавки низкоуглеродистых и легированных сталей на постоянном токе покрытыми электродами.

При подключении в трехфазную электрическую сеть, напряжением 380 В, позволяет эксплуатировать многопостовые выпрямители на промышленных объектах.

Наличие падающей вольт-амперной характеристики, выгодно отличает данные сварочные аппараты, возможностью независимой регулировки сварочных постов, в отличие от многопостовых выпрямителей с жесткой вольт-амперной характеристикой, которые требуют длительного оснащения балластными реостатами.

Отсутствует взаимное влияние на сварочные посты. В выпрямителях отдельный сварочный пост является автономным, и не действует на работу другого поста, так как нет использования балластных реостатов и питается от отдельного независимого выпрямителя.

Такая конструкция многопостовых выпрямителей гарантирует надёжную и устойчивую дугу, тем самым повышая производительность труда, качество сварного шва и делая легче работу сварщиков.

Аппараты сконструированы с принудительным воздушным охлаждением, что позволяет достаточно долгое время использовать их при высоких нагрузках, не прерывая процесс сварочных работ при перегреве оборудования для восстановления характеристик источника питания.

Легкая настройка и быстрая смена режимов сварки с помощью магнитного шунта позволяет сократить время до минимума регулировки сварочного тока, при обширном диапазоне регулировок без использования ненадежных переключателей ступеней.

Применение многопостовых выпрямителей без балластных реостатов позволяет снизить расход электроэнергии более чем в два раза.

Сварочные выпрямители оснащены безопасными и надежными токовыми разъёмами. Всем многопостовым выпрямителям свойственно легкое зажигание, стабильное и устойчивое горение сварочной дуги (рисунок 2.1).

Рисунок 2.1 – Многопостовой сварочный выпрямитель ВДМ–6307

Выполнение большого объёма сварочных работ связано с интенсивным использованием оборудования в различных технологических режимах. В условиях промышленного производства и многопрофильного строительства сварочный многопостовой выпрямитель ВДМ–6307 проявил себя наиболее эффективно. Благодаря возможности подключения до четырёх автономных постов и оптимальным параметрам постоянного тока сварочной дуги, достигается высокая производительность труда и качество сварных соединений. Надёжность и повышенный уровень защиты позволяют использовать аппарат непрерывно и длительно в режиме максимальной нагрузки. Аппарат отлично зарекомендовал себя в особо тяжелых условиях эксплуатации на объектах тяжелого машиностроения, металлургических комбинатах и различных объектах строительства [39].

Профессиональный сварочный аппарат, предназначенный для одновременной и независимой работы четырёх постов, в трёхфазном исполнении и подключением в электрическую сеть номиналом 380 В. Выходные параметры идеально подходят для всех видов работ: сварка и наплавка малоуглеродистых и низколегированных сталей одновременно, а также резка всех сортов чёрных и цветных металлов повышенным током.

К конструктивным особенностям многопостового сварочного выпрямителя ВДМ–6307 стоит присмотреться отдельно:

а) наличие индикации и приборов для контроля сварочных параметров;

б) в 2–3 раза более жесткая внешняя характеристика на ряду с возможностью регулировки сварочного тока при помощи балластного реостата непосредственно на месте проведения работ;

в) повышенный класс изоляции (Н) токоведущих частей от нагрева;

г) магнитный пускатель, позволяющий обеспечить «нулевую» защиту;

д) наличие автоматического выключателя с тепловой и максимальной защитой.

Прочная и устойчивая рамная металлическая конструкция, позволяющая эксплуатировать выпрямитель в самых жестких эксплуатационных условиях, а также общая конструктивная продуманность, обеспечивающая удобство погрузки и транспортировки (таблица 2.1).

Таблица 2.1 – Технические параметры многопостового сварочного выпрямителя ВДМ–6307

2.2 Асинхронный электродвигатель АИП56В2

Асинхронный электродвигатель – электрическая асинхронная машина для преобразования электрической энергии в механическую. Принцип работы асинхронного электродвигателя основан на взаимодействии вращающегося магнитного поля, возникающего при прохождении трёхфазного переменного тока по обмоткам статора, с током, индуктированным полем статора в обмотках ротора, в результате чего возникают механические усилия, заставляющие ротор вращаться в сторону вращения магнитного поля (рисунок 2.3).

В ходе эксперимента нами был задействован электродвигатель для подачи проволоки в кристаллизатор. Исполнение двигателя защищенное, на напряжение 220/380 В, климатического исполнения У, категории размещения – 3 (эксплуатация в закрытых помещениях без регулирования климатических условий), режим работы – продолжительный, S1 (таблицы 2.2) [40].

Монтажное исполнение двигателя:

- на лапах (IM 1081, 1001, 1011);

- фланцевые (IM 3081, 3001, 3011) или фланцевые недоступные с обратной стороны (IM 3681);

- комбинированные, лапы+фланец (IM 2081, 2001, 2011).

Таблица 2.2 – Технические характеристики электродвигателя АИР56В2

Рисунок 2.3 – Габаритно-присоединительные размеры эл-двигателей

2.3 Кристаллизатор

Кристаллизатор – эта модель относящаяся к области металлургии, в частности, к непрерывному и полу непрерывному литью заготовок из цветных металлов и сплавов на горизонтальных машинах с объемом не более 12000 см³ и температурой расплава не более 1500 °С (рисунок 2.4)

Он состоит из двух медный корпусов которые при соединение между собой образуют цилиндрический корпус, а внутри возникает выпуклость в форме вытянутого эллипса в который подается проволока и подсыпается флюс. Так же к нему подводится водяное охлаждение, для того что бы не произошел перегрев.

Характеристики

Список файлов ВКР