Теория сварочных процессов (стр. 3 )

5.1. Образовательные технологии и используемые в период проведения лекционных занятий.

5.1.1. Мастер-классы экспертов и специалистов:

- мастер класс экспертов национального агентства контроля и сварки по теории сварочных процессов;

5.1.2. Изучение достижений ведущих исследовательских центров в области сварочного производства, таких как Институт им. , г. Киев; Lincoln Electric – USA; DVS – Германия, НАКС – Россия, НПО «Композит» - Россия.

5.1.3. Разбор исследовательских задач по «Теории сварочных процессов»:

- оптимизации режимов сварки;

- повышения КПД сварочных процессов;

- повышения механических свойств, сварных соединений.

5.1.4. Демонстрация видеофильмов по теории сварочных процессов, материалы научных конференций по сварочному производству и родственным процессам.

6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов

6.1. Оценочные средства для текущего контроля

Оценочными средствами для текущего контроля являются вопросы для письменного опроса и тестовые задания.

Примеры вопросов для письменного опроса:

Катодная область дугового разряда. Схематизация источников теплоты. Вторая схема нагрева электрода. Потенциал ионизации. Эффективное анодное падение напряжения. Первая схема нагрева электрода. Эффективное катодное падение напряжение. Схематизация источников теплоты. Схемы прямой и косвенной плазменных горелок. Баланс энергии в приэлектродных областях. Сварочные дуги с плавящимся электродом. Теплопроводность плазмы. Сварочные дуги с неплавящимся электродом. Плазменные сварочные дуги.

       Примеры вопросов для тестирования

ВОПРОС 1. Какие основные процессы протекают при ручной электродуговой сварке плавлением (РДС)?

а. Расплавление металлического стержня, покрытия электрода и основного металла

б. Защита дуги и сварочной ванны газом от расплавления покрытия электрода

в. Расплавление основного металла от теплового воздействия электрической дуги, стержня и покрытия электрода

ВОПРОС 2. Какие основные процессы протекают при газовой сварки (ГС)?

а. Нагрев и плавление металла осуществляется теплом от сжигания горючего газа в кислороде

б. Защита сварочной ванны газом

б. Защита дуги и сварочной ванны осуществляется газом

ВОПРОС 3. Какие основные процессы протекают при дуговой сварки плавящимся электродом в среде инертных (МИГ) и активных (МАГ) газов?

а. Нагрев и плавление основного и присадочного металла осуществляется теплом от сжигания газов в атмосфере воздуха

б. Нагрев и плавление основного и присадочного металла осуществляется теплом от электрической дуги между электродом и изделием

в. Защита дуги и образование сварочной ванны осуществляется за счет теплотворной способности газов

ВОПРОС 4. Какая характеристика сварочной дуги наиболее правильно отражает сущность

дуговой сварки неплавящимся электродом?

а. Дуга горит между неплавящимся (вольфрамовым или угольным) электродом и изделием.

б. Электроды, между которыми горит дуга, являются неплавящимися.

в. Защита дуги осуществляется защитным газом.

ВОПРОС 5. Что такое сварка плавящимся электродом?

а. Дуга горит между свариваемым изделием и плавящимся сварочным электродом или электродной проволокой.

б. Сварочная ванна защищается газом и шлаком, которые образовались в процессе плавления основного и сварочного материалов.

в. Электрод плавится за счет тепла дуги или газового пламени.

ВОПРОС 6. Какая характеристика наиболее правильно отражает сущность плазменной сварки?

а. Процесс, при котором защита сварочной ванны осуществляется плазменным газом.

б. Процесс, при котором нагрев свариваемых деталей проводится сжатой дугой.

в. Процесс, при котором защита неплавящегося электрода осуществляется плазмообразующим газом.

ВОПРОС 7. Укажите правильную характеристику автоматической сварки под флюсом?

а. Дуга возбуждается и горит между электродной проволокой и флюсом, в расплавленном состоянии закрывающим сварочную ванну.

б. Тепло выделяется за счет преобразования электрической энергии в тепловую при прохождении тока через расплавленный металл.

в. Дуга возбуждается и горит между электродной проволокой и изделием, место сварки которого находится под слоем флюса.

ВОПРОС 8. Укажите правильную характеристику электрошлаковой сварки?

а. Дуга возбуждается и горит между электродной проволокой и флюсом, в расплавленном состоянии закрывающим сварочную ванну.

б. Тепло выделяется за счет преобразования электрической энергии в тепловую при прохождении тока через расплавленный металл.

в. Дуга возбуждается и горит между электродной проволокой и изделием, место сварки которого находится под слоем флюса.

ВОПРОС 9. Укажите правильную характеристику сварки в углекислом газе?

а. Сварка неплавящимся электродом в углекислом газе с подачей присадочной проволоки

б. Сварка плавящимся электродом в среде углекислого газа.

в. Сварка плавящимся электродом в смесях активных газов с добавлением углекислого газа.

ВОПРОС 10. Как производят дуговую сварку порошковой проволокой?

а. С использованием специального сварочного материала - порошковой проволоки.

б. С использованием специального порошка при сварке проволокой сплошного сечения.

в. С использованием специальной металлической крошки.

ВОПРОС 11. Чем характеризуется процесс импульсно-дуговой сварки?

а. Процесс, в котором сварочный ток изменяется по определенному закону во времени с постоянной частотой.

б. Процесс, в котором частота сварочного тока изменяется по заданному закону.

в. Процесс, при котором сварочный материал подается в сварочную ванну импульсами за счет специального привода

ВОПРОС 12. Какая характеристика наиболее правильно отражает сущность газокислородной резки?

а. Металл расплавляется и удаляется из зоны реза динамическим действием факела.

б. Металл окисляется, расплавляется и удаляется из зоны реза динамическим действием факела.

в. Металл выжигается и в виде паров газа удаляется из зоны реза за счет высокой температуры факела.

ВОПРОС 13. Как осуществляется процесс плазменной сварки дугой косвенного действия?

а. Плазменная дуга возбуждается и горит между двумя неплавящимися вольфрамовыми электродами.

б. Плазменная дуга возбуждается и горит между неплавящимся вольфрамовым электродом и металлическим соплом.

в. Плазменная дуга возбуждается и горит между двумя плавящимися электродами.

ВОПРОС 14. Как осуществляется процесс плазменной сварки дугой прямого действия?

а. Плазменная дуга возбуждается и горит между двумя неплавящимися вольфрамовыми электродами.

б. Плазменная дуга возбуждается и горит между неплавящимся электродом и свариваемым изделием.

в. Плазменная дуга возбуждается и горит между двумя плавящимися электродами.

ВОПРОС 15. Какое правильное определение понятия наплавленный металл?

а. Металл, полученный при плавлении присадочных материалов в процессе сварки (наплавки) в слоях, неразбавленных основным металлом.

б. Переплавленный присадочный металл,  нанесенный в два  слоя  на поверхность основного металла.

в. Металл,  подвергшийся в процессе сварки перемешиванию с основным металлом.

ВОПРОС 16.  Как влияет увеличение дуги при сварке плавлением на форму шва?

а. Увеличивается ширина и коэффициент формы шва, уменьшается выпуклость шва.

б. Уменьшается ширина и коэффициент формы шва, уменьшается выпуклость шва.

в. Увеличивается выпуклость шва, уменьшается глубина провара.

ВОПРОС 17. Что характеризует понятие погонной энергии при сварке?

а. Энергия, вводимая в металл источником нагрева, отнесенная к скорости сварки.

б. Энергия, вводимая в металл источником нагрева, отнесенная к единице длины шва.

в. Энергия, вводимая в металл источником нагрева, отнесенная к площади кристаллизующегося металла шва.

6.2. Оценочные средства промежуточной аттестации

Оценочными средствами для промежуточной аттестации являются вопросы к экзамену.

Вопросы к экзамену

1. Механизм образования монолитных соединений твердых тел.

2. Виды переноса металла в сварочной дуге.

Формы сварочной ванны при дуговой сварке. Термодинамическое определение процесса сварки. Силы, действующие на каплю расплавленного металла электрода. Влияние ограниченности размеров тела на процессы распространения теплоты. Типовой баланс энергии процесса сварки. Особенности сварочной дуги переменного тока. Вентильный эффект. КПД сварочных процессов. Параметры, характеризующие сварочную ванну. Классификация методов сварки по физическим признакам. Виды элементарных связей в твердых телах. Признаки классификации сварочных процессов. Схемы нагреваемого тела. В чем основное различие процессов пайки и склеивания. Требования к источникам энергии для сварки. Закон теплопроводности (закон Фурье). Способы защиты сварочной ванны от воздушной среды. Возбуждение электрической дуги и её зоны. Конвективный теплообмен. Баланс энергии в столбе дуги. Измерения в приэлектродных областях. Классификация источников теплоты. Вольт-аперные характеристики дуги. Термическая ионизация. Потенциал ионизации. Распространение теплоты от мгновенного точечного источника. Экспериментальное определение суммы катодного и анодного напряжения. Уравнение Саха. Движущийся точечный источник теплоты на поверхности полубесконечного тела. Сварочная дуга под флюсом. Анодная область дугового разряда. Движущийся точечный источник теплоты на поверхности полубесконечного тела. Применение плазменной дуги. Баланс энергии в столбе дуги. Распределённые источники теплоты. Мгновенный нормально-круговой источник. Характеристика объемного температурного поля. Температура дуги. Влияние режима сварки и теплофизических свойств металла на поле температур. Импульсное управление переносом металла в дуге. Собственное магнитное поле дуги и контура сварки. Пинч-эффект. Термический цикл при однопроходной сварке. Действие силы поверхностного натяжения капли металла на торце электрода. Магнитное поле сварочного контура. Магнитное дутьё. Нагрев и плавление электрода. Характерные зоны сварных соединений. Катодная область дугового разряда. Схематизация источников теплоты. Вторая схема нагрева электрода. Потенциал ионизации. Эффективное анодное падение напряжения. Первая схема нагрева электрода. Эффективное катодное падение напряжение. Схематизация источников теплоты. Схемы прямой и косвенной плазменных горелок. Баланс энергии в приэлектродных областях. Сварочные дуги с плавящимся электродом. Теплопроводность плазмы. Сварочные дуги с неплавящимся электродом. Плазменные сварочные дуги. Распределение приращений температуры в различные моменты времени в процессе распространения теплоты от мгновенного точечного источника в полубесконечном теле. Распределение компонента между жидкими фазами. Взаимодействие металлов с электролитами. Кинетика химических и диффузионных процессов. Энергия активации и зависимость процессов от температур. Кинетика гетерогенных процессов. Типы гетерогенных реакций. Цепные реакции в сварочной технике. Процессы окисления металла шва. Система железо-кислород Система никель-кислород. Раскисление металла сварочной ванны. Система С - О. Легирование и раскисление металлов при сварке через шлак. Классификация шлаков. Влияние кислорода на свойства стали. Способы защиты сварочной ванны от воздушной среды. Шлаковая защита сварочной ванны при сварке под флюсами. Влияние параметров режима сварки на развитие металлургических процессов при сварке под флюсом. Металлургические процессы при сварке в инертных газах. Перечислить назначение компонентов электродных покрытий. Перечислить типы электродных покрытий и назвать  компоненты этих покрытий. Расчёт легирования металла при ручной дуговой сварке покрытыми электродами. Вредные примеси в металле при сварке их удаление. Свойства металлов при температурах сварочного цикла. Записать уравнения хим. реакций  источников водорода в наплавленном металле. Сварка в струе защитного газа СО2 область применения, принцип работы установок. Металлургические процессы при сварке в СО. Способы защиты сварочной ванны от воздушной среды. Металлургия газопламенной сварки. Сущность процесса, достоинства и недостатки сварки в инертных газах. Методы повышения сопротивления сварных соединений образованию горячих трещин. Физическая и технологическая свариваемость. Влияние азота на свойства стали. Массообмен между расплавленным металлом, газовой средой и шлаком. Степень легирования швов при сварке под флюсом. Влияние параметров режима сварки на развитие металлургических процессов при сварке под флюсом. Коэффициент формы проплавления, относительная глубина проплавления. Химическая неоднородность сварных соединений. Ликвационная неоднородность в металле шва. Способы защиты сварочной ванны от воздушной среды. Шлаковая защита сварочной ванны при сварке под флюсами. От каких факторов зависит сопротивление сварного соединения образованию горячих трещин. Характерные зоны сварных соединений (шов, зона термического влияния). Технологическая прочность. Смачиваемость твердого тела жидкостью. Способы регулирования структуры сварного соединения. Холодные трещины при сварке. Способы повышения сопротивляемости сварных соединений холодным трещинам. Модифицирование металла шва. Поры в металле шва. От каких факторов зависит размер электродных капель. Шлаковые включения в металле шва. Что называют коэффициентом перехода элемента. Каковы причины образования шлаковых включений. Какие виды превращений имеют место в сталях при сварке. Какие физические основы и причины образования сварочных деформаций и напряжений. Как применяется в сварочных процессах эффект катодного распыления. Какие способы применяют для повышения сопротивляемости металла сварных соединении образованию холодных трещин и предотвращения их возникновения в сварных конструкциях. Что понимают под термином переходная температура хрупкости. Почему инертные газы не образуют поры в металле шва.

7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины (модуля)

а) основная литература:

1. Теория сварочных процессов [Электронный ресурс] : учебное пособие для студентов специальности 150202 «Оборудование и технология сварочного производства» / сост. ; ФГБОУ ВПО «Кузбас. гос. техн. ун-т им. », Каф. технологии машиностроения. – Кемерово, 2011 http://library. kuzstu. ru/meto. php? n=90596&type=utchposob: common

2. Технология и оборудование сварки плавлением и термической резки [Электронный ресурс] : учеб. пособие для студентов специальности 150202 «Оборудование и технология сварочного производства» / ФГБОУ ВПО «Кузбас. гос. техн. ун-т им. », Каф. Технологии машиностроения. – Кемерово, 2011. Ошибка! Недопустимый объект гиперссылки.

б) дополнительная литература:

3. Теория сварочных процессов: учебник для вузов / , ,
, , ; под ред. . – М.: Изд-во МГТУ им. Н. . Баумана, 2007. – 752 с.: ил.

4. Абабков, и оборудование контактной сварки [Электронный ресурс]: учеб. пособие для студентов специальности 150202 «Оборудование и технология сварочного производства» / , ; ГОУ ВПО «Кузбас. гос. техн. ун-т», Каф. технологии машиностроения. – Кемерово, 2011. – 258 с. http://library. kuzstu. ru/meto. php? n=90607&type=utchposob:common

5. Князьков эффективности ручной дуговой сварки трубопроводов / , ; ГУ КузГТУ. – Кемерово, 2008. – 104 с.

6. Сварка, резка, контроль: справочник: в 2 т. / под общ. ред. , . – М.: Машиностроение, 2004. Т. 2 / , , [и др.]. – 480 с.

8. Материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля):

1. Аудитория 3115 оборудована мультимедийными средствами;

2. Компьютерный класс, ауд. 3111-а.

3. Импульсный модулятор сварочного тока УТИ-203.

4. Регистратор технологических процессов сварки МРС-2м.

5. Цифровой осциллограф Hurf-403s.

4. Программное обеспечение и интернет-ресурсы КузГТУ обеспечен необходимым комплектом лицензионного программного обеспечения для проведения расчетов и моделирования сварочных процессов.

9. Методические указания для студентов

Основной учебной работой студента является самостоятельная работа в течение всего срока обучения. Начинать изучение дисциплины необходимо с ознакомления с целями и задачами дисциплины и знаниями и умениями, приобретаемыми в процессе изучения. Далее следует проработать конспекты лекций, рассмотрев отдельные вопросы по предложенным источникам литературы. Все неясные вопросы по дисциплине студент может разрешить на консультациях, проводимых по расписанию. При подготовке к лабораторным (практическим) занятиям студент в обязательном порядке изучает теоретический материал в соответствии с методическими указаниями к лабораторным (практическим) занятиям.

10. Аннотация рабочей программы

Основные разделы дисциплины

Физические основы и классификация сварочных процессов Физические процессы в дуговом разряде Тепловые процессы при сварке Расчеты температурных полей при различных схемах нагрева Нагрев и плавление металлов при сварке Физико-химические и металлургические процессы при сварке плавлением Термодеформационные процессы и превращения в металлах при сварке Физические процессы в металлах при сварке

11. Внесение изменений