Технология и оборудование контактной сварки. Сборник задач
Покупка
Основная коллекция
Тематика:
Металлообработка
Издательство:
Инфра-Инженерия
Год издания: 2022
Кол-во страниц: 100
Дополнительно
Вид издания:
Учебное пособие
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-9729-0964-3
Артикул: 791912.01.99
Представлены варианты заданий и алгоритмы решения задач по проектированию сварочных электродов и элементов вторичного контура контактных машин, выбора ступени трансформатора, определению параметров фазового регулирования. Изложена методика решения задач, необходимые данные и расчётные формулы, приведены примеры решения.
Для студентов бакалавриата по направлению подготовки 15.03.01 «Машиностроение».
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
А. С. Климов, А. Н. Анциборов ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ КОНТАКТНОЙ СВАРКИ СБОРНИК ЗАДАЧ Учебное пособие Москва Вологда «Инфра-Инженерия» 2022
УДК 621.791 ББК 34.641 К49 Рецензенты: доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой современных методов сварки и контроля конструкций Уфимского государственного авиационного технического университета, директор ООО «Головной аттестационно-сертификационный центр Республики Башкортостан» Атрощенко Валерий Владимирович; доктор технических наук, профессор кафедры оборудования и технологии сварочного производства Волгоградского государственного технического университета Савинов Александр Васильевич Климов, А. С. К49 Технология и оборудование контактной сварки. Сборник задач : учебное пособие / А. С. Климов, А. Н. Анциборов. - Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2022. - 100 с. : ил., табл. ISBN 978-5-9729-0964-3 Представлены варианты заданий и алгоритмы решения задач по проектированию сварочных электродов и элементов вторичного контура контактных машин, выбора ступени трансформатора, определению параметров фазового регулирования. Изложена методика решения задач, необходимые данные и расчётные формулы, приведены примеры решения. Для студентов бакалавриата по направлению подготовки 15.03.01 «Машиностроение». УДК 621.791 ББК 34.641 ISBN 978-5-9729-0964-3 Климов А. С., Анциборов А. Н., 2022 Издательство «Инфра-Инженерия», 2022 Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2022 2
СОДЕРЖАНИЕ Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Содержание сборника задач, правила пользования им и критерии оценивания. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Задача 1 - Составление требований к геометрии точечно-сварного соединения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.1. Общая постановка задачи 1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.2. Требования к точечно-сварным соединениям согласно ГОСТ 15787-79. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.3. Порядок решения задачи 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.4. Пример решения задачи 1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.5. Варианты заданий. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Задача 2 - Выбор параметров режима контактной точечной сварки. . . . . 13 2.1. Общая постановка задачи 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2.2. Особенности выбора параметров режима контактной точечной сварки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 2.3. Порядок решения задачи 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2.4. Пример решения задачи 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2.5. Варианты заданий. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 Задача 3 - Проектирование электродов для контактной точечной сварки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 3.1. Общая постановка задачи 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 3.2. Особенности проектирования электродов для контактной точечной сварки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 3.3. Порядок решения задачи 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 3.4. Пример решения задачи 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 3.5. Варианты заданий. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 Задача 4 - Расчет продолжительности включения и длительного тока контактных сварочных машин. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 4.1. Общая постановка задачи 4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 4.2. Основные электрические параметры контактных сварочных машин и продолжительность включения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 4.3. Порядок решения задачи 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 4.4. Примеры решения задачи 4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 4.5. Варианты заданий. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Задача 5 - Расчет элементов вторичного контура контактных сварочных машин. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 5.1. Общая постановка задачи 5. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 5.2. Особенности вычисления площади элементов вторичного контура. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 5.3. Порядок решения задачи 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 5.4. Пример решения задачи 5. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 5.5. Варианты заданий. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 3
Задача 6 - Выбор гибких перемычек многоэлектродных контактных машин. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 6.1. Общая постановка задачи 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 6.2. Особенности проектирования вторичных контуров многоэлектродных сварочных машин. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 6.3. Порядок решения задачи 6. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 6.4. Пример решения задачи 6. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 6.5. Варианты заданий. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 Задача 7 - Выбор ступени сварочного трансформатора. . . . . . . . . . . . . . . . 57 7.1. Общая постановка задачи 7. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 7.2. Особенности выбора ступени сварочного трансформатора при контактной точечной сварке. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 7.3. Порядок решения задачи 7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 7.4. Пример решения задачи 7. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 7.5. Варианты заданий. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 Задача 8 - Вычисление наибольшего вторичного тока контактных сварочных машин . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 8.1. Общая постановка задачи 8. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 8.2. Особенности вычисления тока короткого замыкания контактных сварочных машин. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 8.3. Порядок решения задачи 8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 8.4. Пример решения задачи 8. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 8.5. Варианты заданий. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 Задача 9 - Вычисление коэффициента мощности контактной машины в режиме сварки и режиме короткого замыкания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 9.1. Общая постановка задачи 9. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 9.2. Особенности вычисления коэффициента мощности контактной машины в режиме сварки и режиме короткого замыкания. . . . . . . . . . 72 9.3. Порядок решения задачи 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 9.4. Пример решения задачи 9. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 9.5. Варианты заданий. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 Задача 10 - Задание параметров фазового регулирования при контактной точечной сварке . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 10.1. Общая постановка задачи 10. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 10.2. Особенности фазового регулирования сварочного тока на контактных машинах. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 10.3. Порядок решения задачи 10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 10.4. Пример решения задачи 10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 10.5. Варианты заданий. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 Задача 11 - Расчет активного и индуктивного сопротивления контактных машин по результатам опыта короткого замыкания. . . . . . . . . 82 11.1. Общая постановка задачи 11. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 11.2. Особенности вычисления составляющих полного сопротивления контактных машин в режиме короткого замыкания. . . 82 4
11.3. Порядок решения задачи 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 11.4. Пример решения задачи 11. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 11.5. Варианты заданий. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 Задача 12 - Расчет активного и индуктивного сопротивления контактных машин с использованием регулировочных характеристик . . . 92 12.1. Общая постановка задачи 12. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 12.2. Особенности вычисления составляющих полного сопротивления контактных машин с использованием регулировочных характеристик. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 12.3. Порядок решения задачи 12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 12.4. Пример решения задачи 12. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 12.5. Варианты заданий. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 Список рекомендуемой литературы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 5
ВВЕДЕНИЕ При решении задач сварочного производства инженер назначает параметры режима, выбирает сварочное оборудование, проектирует элементы контактных машин, настраивает аппаратуру управления на оптимальные режимы. Цель настоящего сборника - приобретение и закрепление обучающимися практических умений по внедрению, совершенствованию и разработке новых технологий контактной сварки в современном производстве. Сборник задач составлен на основе материала, изложенного в учебном пособии «Основы технологии и построения оборудования для контактной сварки» (авторы А. С. Климов, И. В. Смирнов, А. К. Кудинов, Г. Э. Кудинова). После выполнения задач практикума студенты должны приобрести умения: рекомендовать технологические процессы для получения соединений с использованием контактной сварки; выбирать, назначать и оптимизировать параметры режима сварки; выбирать стандартное оборудование и составлять задание на разработку специализированного технологического оборудования. Также студенты должны овладеть навыками: составления технологического процесса изготовления типовых деталей с применением контактной сварки; оптимизации технологических процессов; проектирования основных элементов сварочного оборудования. В разделах сборника представлены варианты заданий и алгоритмы решения задач по проектированию сварочных электродов и элементов вторичного контура контактных машин, выбора ступени трансформатора, определению параметров фазового регулирования. 6
СОДЕРЖАНИЕ СБОРНИКА ЗАДАЧ, ПРАВИЛА ПОЛЬЗОВАНИЯ ИМ И КРИТЕРИИ ОЦЕНИВАНИЯ Сборник включает в себя 12 задач. Каждая задача содержит по 30 вариантов заданий. Такое количество заданий позволяет проводить практические занятия одновременно у целой группы студентов, а также обеспечить индивидуальные занятия при дистанционной форме обучения. Каждое задание требует освоения методики решения предыдущих заданий, поэтому при первом прохождении курса задачи необходимо решать последовательно. Для проведения междисциплинарного экзамена могут быть использованы задачи 10 и 11, решение которых требует применения методики из большинства предыдущих задач. Задача 12 составлена по результатам диссертационного исследования [9], [10] и даёт представление об упрощённом подходе к определению составляющих полного сопротивления машин для контактной сварки. В ходе последовательного решения задач каждого варианта студент ознакомится с особенностями построения технологии контактной сварки (низкоуглеродистых, нержавеющих, закаливающихся сталей, титановых и алюминиевых сплавов), проектирования элементов оборудования для контактной сварки и настройки сварочных машин на оптимальные режимы. Для успешной сдачи зачёта по практикам студенту необходимо правильно решить все двенадцать задач (по одной задаче из каждой группы). Варианты заданий задаются преподавателем. Студент последовательно решает задачи, с использованием компьютерной техники оформляет отчёт, который включает в себя: условие задачи, решение задачи с описанием каждого действия (как показано в примере), ответ на задачу. В отчёт также следует включать иллюстрации, если это требуется по условию задачи, например, эскиз точечно-сварного соединения, циклограмма сварки, эскиз сварочных электродов. Все варианты заданий имеют одинаковую сложность и доступны для решения студентами, имеющими средний уровень общетехнической и специаль7
ной подготовки и усвоившими теоретический материал дисциплины «Технология контактной сварки». Общая постановка задач, необходимые данные и расчётные формулы, порядок и примеры решения изложены в сборнике перед вариантами заданий к каждой задаче. Ответы на задания в сборнике не приводятся. Большинство заданий включают в себя элементы технического творчества и имеют множество вариантов правильного решения. Например, в зависимости от особенностей технологического процесса контактной сварки, выбор «жестких» или «мягких» режимов определяет ход дальнейших расчётов. Основным критерием правильности решения задач следует считать продемонстрированную студентом логику выполнения расчётов и правильность выбора данных по представленным справочным таблицам и выдержкам из нормативной документации, усвоенных при изучении дисциплины «Технология контактной сварки». 8
Задача 1 - Составление требований к геометрии точечно-сварного соединения 1.1. Общая постановка задачи 1 По условию задачи 1 исходными данными являются: материал свариваемых деталей, толщина первой детали, толщина второй детали, группа соединения («А» или «Б»). В ходе решения задачи необходимо определить требования к геометрическим параметрам точечно-сварного соединения согласно ГОСТ 15878-79 и выполнить эскиз точечно-сварного соединения. 1.2. Требования к точечно-сварным соединениям согласно ГОСТ 15787-79 Контактная точечная сварка применяется преимущественно для соединения деталей внахлёстку. При точечной сварке обязательно получение литого ядра, диаметр которого d является основным параметром соединения. Другими параметрами, характеризующими соединение, являются согласно ГОСТ 1587879 величины проплавления h и h1, глубины вмятины g и g1 (рис. 1). ГОСТ 1587879 регламентирует две группы точечных соединений: группа «А» и группа «Б» (табл. 1). Соединения группы «А» имеют литую зону большего диаметра по сравнению с соединениями группы «Б», обладают более высокой прочностью, но требуют большей нахлёстки. Группа соединения должна устанавливаться при проектировании в зависимости от требований к сварной конструкции и особенностей процесса сварки. Прочность отдельной сваренной точки определяется маркой сплава, толщиной свариваемых деталей s и диаметром литого ядра. Высота литого ядра (величина проплавления) на прочность практически не влияет и может изменяться в широких пределах. Допустимая величина проплавления для магниевых сплавов составляет 20…70 , для титановых - 20…95 и для остальных металлов и сплавов - 20…80 толщины деталей. При меньшем проплавлении 9
трудно обеспечить стабильность размеров и прочность соединений, большее проплавление приводит к перегреву поверхности деталей, снижению их коррозионной стойкости и повышенному износу электродов. Диаметр наружного отпечатка (вмятины) от электрода не связан однозначно с диаметром ядра и не характеризует прочности сварного соединения. Глубина отпечатка не должна превышать 20 толщины при сварке деталей одинаковой толщины. Допускается вмятина до 30 от толщины в случае сварки в труднодоступных местах. Таблица 1 Геометрические параметры точечных сварных соединений по ГОСТ 15878-79 Толщина деталей, мм Минимальный диаметр сварной точки d, мм Группа А Группа Б 0,3…0,4 2,7 1,7 0,4…0,5 0,5…0,6 3 2 2,2 0,6…0,7 0,7…0,8 3,3 3,5 2,5 0,8…1,0 1,0…1,3 1,3…1,6 1,6…1,8 1,8…2,2 2,2…2,7 2,7…3,2 4 5 6 6,5 7 8 9 3 3,5 4 4,5 5 6 7 а) б) Рисунок 1 – Конструктивные элементы сварных соединений, выполненных точечной сваркой: а – детали одинаковой толщины; б – детали неравной толщины 10