2 Порядок выполнения работы

1. Изучить устройство и принцип работы гидравлического и кривошипного пресса.

2. Выполнить эскизы штампов для изготовления деталей по заданию преподавателя.

3. Определить необходимое усилие для штамповки данных деталей.

4. В штампах лабораторного типа выполнить ряд операций листовой штамповки: вырубку, пробивку, формовку, гибку, отбортовку, вытяжку.

5. Определить факторы, влияющие на качество изделий.

3 Вопросы для самоконтроля знаний

3.1 Значение листовой штамповки для сельскохозяйственного и автотракторного машиностроения.

3.2 Какие штампы применяются при листовой штамповке?

3.3 Как определяется усилие пуансона при различных операциях штамповки?

3.4 Что необходимо учитывать при проектировании штампов?

Рисунок 2 Принципиальная схема гидравлического пресса

1 – рабочий цилиндр; 2 – плунжер; 3 – верхняя поперечина; 4 – подвижная траверса; 5 – колонны; 6 – нижняя поперечина; 7 - нижняя часть штампа; 8 – верхняя часть штампа.

Рисунок 3 Кинематическая схема кривошипного пресса

1- электродвигатель; 2- шкив клиноременной передачи; 3- маховик; 4 – вспомогательный тормоз; 5 – вал маховика; 6 – ведущая шестерня; 7 – ведомая шестерня; 8 – пневматическая муфта; 9 – кривошипный вал; 10 – ленточный тормоз; 11 – шатун; 12 – ползун; 13 – стол с двухклиновым устройством.

Лабораторная работа 4.

Разработка технологического процесса ручной электродуговой сварки

1 Цель работы

Научится рассчитывать режим ручной электродуговой сварки, выбирать сварочные материалы и оборудование, назначать технологические приемы сварки.

Технологический процесс разрабатывается для условий мелкосерийного производства.

2 Исходные данные

Тип сварного соединения, марка свариваемых материалов, толщина свариваемых изделий, длина шва, положение шва в пространстве.

3 Последовательность разработки технологии ручной электродуговой сварки

1 Форма подготовки (разделка) кромок свариваемых изделий определяется по ГОСТ 5264-80 в зависимости от толщины свариваемых изделий и типа сварного соединения. При толщине свариваемых изделий не более 6 мм разделку кромок не производят [1].

2 Тип электрода указывает на прочность металла шва (например, тип Э42 соответствует _в= 420 МПа, Э50 - _в= 500 МПа и т.д.) и выбирается в зависимости от прочности основного металла свариваемого изделия с целью обеспечения равной прочности основного металла и металла шва (приложение 1).

3 Марка электрода выбирается по справочным данным, в соответствии с выбранным типом электрода (см. приложение 2 и 3), в зависимости от используемого источника тока, положения шва в пространстве и других требований.

Например, сварку в положениях, отличных от нижнего, лучше выполнять электродами с тугоплавким покрытием на постоянном токе обратной полярности. Постоянный ток обратной полярности применяется также при сварке тонкостенных деталей и сталей с низкой теплопроводностью (легированные стали). Источники переменного тока проще по устройству, надежнее в эксплуатации и имеют более высокий коэффициент полезного действия, что также должно учитываться при выборе марки электрода. Характеристика электрода: условное обозначение по ГОСТу, расшифровка.

Марки электродов для сварки конструкционных сталей даны в приложении 2.

4 Диаметр электрода (стержня) выбирается в зависимости от толщины S свариваемых изделий по формуле:

d_э = S/2 + 1 мм

При сварке изделий толщиной более 10 мм диаметр электрода берется 6–8 мм вне зависимости от толщины изделий, а сварку производят многослойным швом.

На практике, в целях уменьшения массы расплавленного металла, диаметр стержня электрода принимают не более:

• при сварке нижних швов стыковых и нахлесточных соединений – 6мм;

• нижних швов тавровых и угловых соединений – 5мм;

• потолочных швов – 4мм;

• горизонтальных и вертикальных швов – 5мм (рис.1).

• 5 Сварочный ток, определяющий качество и производительность сварочных работ, зависит от толщины свариваемых изделий, диаметра электрода, теплопроводности свариваемого материала, скорости сварки, типа сварного соединения и положения шва в пространстве.

• Практически величину сварочного тока рассчитывают по формуле:

• J_св = К  d_э А ,

• где К – коэффициент плотности тока; А/мм – зависящий от материала стержней электродов (для металлических электродов 40…50, угольных 5…8, графитовых 18…20).

• С увеличением теплопроводности свариваемых металлов сварочный ток увеличивается. Так при сварке алюминия

J_св^Al=(1,3…1,5)J_св^Fe.

Рисунок 1. Расположение швов в пространстве: а – нижнее; б – вертикальное; в – горизонтальное; г – потолочное.

При сварке легированных сталей, имеющих пониженную теплопроводность по сравнению с углеродистыми, сварочный ток необходимо уменьшать (сварка ведется на так называемом мягком режиме):

J_св^лег=(0,8…0,9)J_св^угл.

При сварке на переменном токе из-за пониженной ионизации дугового промежутка требуется повышенный сварочный ток :

J_св^пер=(1,1…1,2)J_св^пост.

Окончательно величину сварочного тока устанавливают с учетом соотношения толщины металла S и диаметра электрода d_э. При S>3d_э сварочный ток увеличивают на 10 … 15%, а при S<1,5d_э уменьшают на 10…15%. При сварке горизонтальных, вертикальных и потолочных швов, величину сварочного тока уменьшают по сравнению с сварочным током при сварке нижних швов на 10…15%.

6 Длина дуги зависит от диаметра электрода и определяется по формуле:

l_д = 0,5 (d_э + 2) мм

При увеличении длины дуги больше номинальной, время соприкосновения расплавленной капли жидкого металла с атмосферой воздуха увеличивается и тем самым увеличивается возможность насыщения жидкого металла азотом, водородом, что снижает механические свойства сварного соединения. Уменьшения длины дуги в сравнении с номинальной, приводит к неустойчивому горению электрической дуги.

7 Напряжение дуги U_д Напряжение дуги при ручной дуговой сварке изменяется в сравнительно узких пределах и при проектировании технологических процессов выбирается на основании рекомендаций паспорта на данную марку электродов. Приближенно напряжение дуги можно рассчитывать по формуле:

U_д = U_ак + U_д· l_д В,

U_ак= 10…12 В – постоянный коэффициент, выражающий сумму падений напряжения на катоде и аноде дуги, не зависящий от длины дуги;

U_д = 2,5 – среднее падение напряжения на единицу длины дуги, В/мм;

l _д – длина дуги, мм.

Ориентировочно напряжение дуги, можно определить по графику, приведенному на рисунке 2.

Рисунок 2. Статические вольтамперные характеристики сварочной дуги.

1 – длина дуги 2 мм; 2 – длина дуги 5 мм.

8 Масса наплавленного металла определяется по формуле:

Q_н = F_ш  L_ш   г ,

где F_ш – площадь поперечного сечения шва, мм²; L_ш – длина шва, мм;

 - плотность наплавленного металла, г/мм³ (для стали  = 7,8  10^-3 г/мм³)

Р асчет площади поперечного сечения шва объясним на примере сварного соединения С15, эскизы которого приведены на рисунке 3.

З а расчетное сечение принимают ту часть сварного шва, которая заполняется за счет электродного металла (рис. 4).

Рисунок 4. Расчетное сечение шва

Расчетное сечение разбиваем на элементарные фигуры (рис.5).

Рисунок 5. К расчету площади сечения шва

Площадь сечения F (в мм²) находим как сумму площади элементов шва:

F_ш = F₁ + 2F₂ + F₃

Н а рисунке 6 показаны фигуры, используемые для вычисления площадей сечения швов.

Рисунок 6. Элементы сечений сварных швов

Площади этих фигур вычисляются по формулам:

• сегмента F₁ = 2/3 е  q

• треугольника F₂ = h²  tgβ/2

• прямоугольника F₃ = b  S

• выпуклого треугольника F₄ = (k₁  k₂/2)  k_у

где k_у – коэффициент усиления шва (учитывает его выпуклость). Рекомендуемые значения k_у приведены в таблице 1.

Таблица 1 Коэффициенты усиления шва

(k1 + k2)/2	3 – 4	5 – 6	7 – 10	12 – 20
kу	1,5	1,35	1,25	1,15

9 Скорость сварки определяется по формуле:

V_св = J_св  К_н / F_ш   м/ч ,

где К_н – коэффициент наплавки выбранного электрода, г/(Ач);

F_ш   = Q – масса наплавленного металла на 1 м длины, г/м.

Максимальная скорость сварки обычно составляет 15 м/ч.

10 Основное (технологическое) время измеряется временем горения сварочной дуги и вычисляется по формуле:

t_o = Q_н / J_св  К_н ч