Spawalnictwo

1a. Zwymiarowany szkic spawanego elementu z naniesionymi złączami, kolejnością spawania poszczególnych elementów (1-7) oraz spoinami szczepnymi (kolor zielony).

1b. Pozycje spawalnicze:

Dla spawań o numerach kolejnych 1-3

pozycja naścienna. Dla spawań 4-7 pozycje

zmienne jak na rysunku.

(kolorem zielonym ozn. spoiny

szczepne i kolejność szczepiania)

2. Zwymiarowany dobrany rowek spawalniczy.

3. Obliczenia technologiczne.

Dane:	Tok obliczeń:	Wyniki:
4. Dobieram średnicę elektrody
g = 6 mm	Dobieram średnicę elektrody otulonej na podstawie tabeli I. g = 5÷10 mm ► Ø = 4÷6 mm Uwzględniając warunek pozycji spawalniczej (spoina pułapowa Ø < 4mm) de = 4 mm	de = 4 mm
5. Dobieram prąd spawania
de = 4 mm	Prąd spawania obliczam ze wzoru: Isp = (15+6de)^.de Isp = (15+6^.4)^.4=156 [A] Gęstość prądu spawania obliczam ze wzoru: isp = 4Isp/πde^2 isp = 12,41 [A/mm^2]	Isp = 156 [A] isp = 12,41 [A/mm^2]
6. Obliczam przekrój poprzeczny spoiny
g = 6 mm b = 1 mm α = 55° hn = 1,5 mm	Przekrój poprzeczny spoiny obliczam ze wzoru: f = g - c = 6 - 0 = 6 [mm] Fc = 36^.1,43+1^.6+(6^.1,43+0,5)^.1,5 = 71,1 [mm^2]	Fc = 71,1 [mm^2]
7. Obliczam liczbę warstw spoiny
Fc = 71,1 mm^2	Liczbę warstw spoiny obliczam ze wzoru: gdzie: Fs1 = 6^.de = 24 [mm^2] Fs2 = 10^.de = 40 [mm^2] n = [(71,1 - 24) / 40] + 1 = 2,18 ponieważ n C, przyjmuję n = 3	Fs1 = 24 [mm^2] Fs2 = 40 [mm^2] n = 3
8. Obliczam prędkość spawania
n = 3 Isp = 156 A Fs1 = 24 mm^2 Fs2 = 40 mm^2	Prędkość spawania obliczam ze wzoru [m/h] gdzie: αsp = 9 [g/A^.h] (wsp. natapiania) γ = 8 [g/cm^3] = 8000000 [g/m^3] (ciężar właściwy stali) Ponieważ n > 1, obliczam oddzielnie prędkość spawania dla warstwy I (graniowej) oraz dla pozostałych warstw (wypełniających). dla warstwy graniowej Fsp = Fs1 = 24 [mm^2] = 0,000024 [m^2] [m/h] Vsp1 = 9^.156/0,000024^.8000000 = 7,3125 [m/h] dla warstw wypełniających Fsp = Fs2 = 40 [mm^2] = 0,00004 [m^2] [m/h] Vsp2 = 9^.156/0,00004^.8000000 = 4,3875 [m/h]	Vsp1 = 7,3125 [m/h] Vsp2 = 4,3875 [m/h]
9. Obliczam czas spawania
Vsp1=7,3125 m/h Vsp2=4,3875 m/h L1 = L2 = L3 = = 150 mm L4 = L5 = L6 = = L7 = dπ = = 300π mm	Czas spawania obliczam ze wzoru: gdzie L - długość spoiny danego typu Lc = ΣL = L1+L2+L3+L4+L5+L6+L7 ponieważ L1=L2=L3=La i L4=L5=L6=L7=Lb to Lc = ΣL = 3^.La + 4^.Lb La = 150 [mm] = 0,15 [m] Lb = 300^.π [mm] = 0,3 [m] Lc = 3^.0,15 + 4^.π^.0,3 = 0,45+3,77 = 4,22 [m] zatem t = 0,577 + 2^.0,962 = 2,5 [h]	t = 2,5 [h]
10. Obliczam całkowity czas spawania
t = 2,5 h	Całkowity czas spawania obliczam ze wzoru: tc = t + tpz + tp gdzie: tp - czas pomocniczy tp ≅ 5% t = 0,125 [h] tpz - czas przygotowawczo-zakończeniowy tpz ≅ 20%t = 0,5 [h] tc = 2,5 + 0,5 + 0,125 = 3,125 [h]	tc = 3,125 [h]
11. Obliczam ciężar spoiny
αsp = 9 g/Ah Isp = 156 A t = 2,5 h	Ciężar spoiny obliczam ze wzoru: G = αsp^.Isp^.t G = 9^.156^.2,5 = 3510 [g] = 3,51 [kg]	G = 3,51 [kg]
12. Określam liczbę elektrod
de = 4 mm	Dokonuję doboru liczby elektrod na 1 kg stopiwa - na podstawie tabeli II. de = 4 mm ►L = 450 mm ► m = 26	m = 26
13. Obliczam zużycie energii
t = 2,5 h G = 3,51 kg Es = 2,75 kW	Sprawność η określam na podstawie tabeli III: spawarka transformatorowa - sprawność η = 0,85 Stratę biegu jałowego s określam na podstawie tabeli IV: spawarka transformatorowa - s = 0,25 [kW/h] Zużycie energii obliczam ze wzoru: E = (3,51^.2,75/0,85 + 0,25^.2,5)^.2,5 = (11,356 + 0,625)^.2,5 = 29,95 ≅ 30 [kWh]	η = 0,85 s = 0,25 [kW/h] E = 30 [kWh]

14. Budowa i parametry zgrzewarki punktowej

Parametry:

• Napięcie zasilania U_n = 220 V (1-50Hz)

• Średnia moc bierna S_n = 2,5 kVA

• Prąd zgrzewania I_z = 82 kA

• Napięcie zgrzewania U_z = 2,5 V

• Maksymalny nacisk F_max = 120 daN

Schemat:

1. Pedał naciskowy dźwigni

2. Dźwignia

3. Sprężyna

4. Dźwignia z elektrodą ruchomą

5. Elektroda punktowa (kłowa) górna

6. Elektroda punktowa (kłowa) dolna

7. Przewody zasilania

8. Regulator prądu zgrzewania

9. Włącznik transformatora

10. Transformator

Opis:

Operację zgrzewania wykonuje się na maszynie zaopatrzonej w elektrody punktowe (kłowe), między którymi umieszcza się element zgrzewany. W przedstawionej zgrzewarce nacisk na elektrody uzyskuje się za pomocą dźwigni zaopatrzonego w układ dźwigniowy ze sprężyną. Czas przepływu prądu jest regulowany automatycznie, poprzez wyłącznik czasowy zasilacza.

Nacisk na uchwyt 1 wprawia w ruch drążek pionowy oparty na dźwigni 2, która powoduje nacisk sprężyny 3 na koniec dźwigni 4. Elektroda górna 5 zbliża się do elektrody 6, zaciskając blachy. W tym czasie przełącznik 9 włącza prąd doprowadzany z sieci do transformatora 10 przewodami 7. Ramiona zgrzewarki zakończone elektrodami tworzą obwód wtórny transformatora. Za pomocą przełącznika 8 można regulować prąd zgrzewania odpowiednio do grubości łączonych blach (przepuszczając prąd przez mniejszą lub większą liczbę zwojów obwodu pierwotnego). Wyłączenie następuje samoczynnie za pomocą wyłącznika automatycznego umieszczonego w przełączniku 9.

15. Zestawienie wyników pomiarów zgrzewania

Nr zgrzeiny	Czas zgrzewania (ilość okresów)	Øz1 [mm]	Øz2 [mm]	Øzśr [mm]	Øsc1 [mm]	Øsc2 [mm]	Øscśr [mm]
Blachy o Gr = 0,5 mm
1	10	3,1	3,1	3,1	4,6	4,8	4,7
2	15	3,2	3,4	3,3	5,3	5,5	5,4
3	20	3,8	3,8	3,8	6,2	6,8	6,5
4	30	4,2	4,2	4,2	7,6	7,8	7,7
5	40	4,2	4,6	4,4	8,8	9,4	9,1
6	50	4,4	4,4	4,4	10,2	10,0	10,1
7	55	4,7	4,7	4,7	10,3	10,3	10,3
8	60	4,7	4,9	4,8	11,0	11,0	11,0
Blachy o Gr = 0,1 mm
1	10	3,8	3,8	3,8	6,6	6,6	6,6
2	15	4,2	4,2	4,2	8,1	7,7	7,9
3	20	4,2	4,4	4,3	9,6	9,6	9,5
4	30	4,4	4,4	4,4	7,2	7,2	7,2
5	40	4,4	4,4	4,4	7,5	7,9	7,7
6	50	4,6	4,4	4,5	9,4	9,0	9,2
7	55	4,8	4,4	4,6	9,3	9,5	9,2
8	60	4,6	4,4	4,5	9,8	9,8	9,8
Blachy o Gr = 1,5 mm
1	10	4,0	3,6	3,8	4,0	4,0	4,0
2	15	3,6	3,6	3,6	5,0	4,8	4,9
3	20	3,9	3,9	3,9	5,6	5,6	5,6
4	30	4,2	4,2	4,2	7,4	7,4	7,4
5	40	4,8	4,5	4,5	8,0	8,6	8,3
6	50	4,4	4,4	4,4	9,0	8,0	8,5
7	55	4,6	4,6	4,6	10,8	10,2	10,5
8	60	4,7	4,7	4,7	11,3	11,3	11,3