Рабочая программа дисциплины «Контактная сварка»

1 Цели и задачи дисциплины

Основная цель преподавания дисциплины – подготовка специалистов: по разработке технологических процессов соединения конструкционных материалов основными видами контактной сварки, по подготовке и использованию типового оборудования, разработке и использованию средств механизации и автоматизации сварочных процессов.

Задачами дисциплины является изучение физической сущности формирования соединений контактной сваркой, процессов сопутствующих образованию соединения, подходов к созданию технологических процессов и изучению существующих технологий, оборудования контактной сварки, а также средств механизации, комплексной автоматизации и роботизации сварочных и вспомогательных операций, характерных для этого вида сварки.

2 Требования к уровню освоения дисциплины

В результате изучения дисциплины студенты должны:

2.1 Знать:

общую схему формирования соединений различных способов контактной сварки, источники теплоты и тепловые процессы, способствующие образованию сварного соединения, роль пластических деформаций в образовании соединения, физическую сущность термодеформационных роцесссов происходящих при формировании сварного соединения; знать методы расчета и подбора параметров режима сварки, разновидности сварочных циклов основных способов контактной сварки; общую технологическую схему производства сварных узлов, особенности технологии и техники сварки различных конструкционных материалов; основное и вспомогательное типовое оборудование, применяемое для различных способов контактной сварки, особенности его подготовки, настройки и применения. Принципы механизации, роботизации и комплексной механизации контактной сварки.

2.2 Уметь:

разрабатывать технологические процессы для основных способов контактной сварки; конструировать сборочно-сварочные приспособления, повышающие эффективность контактной сварки; проектировать и применять типовые средства механизации и автоматизации; обеспечить наладку и техническое обслуживание контактных машин с соблюдением требований охраны труда; применять основные методы контроля качества, используемые для сварных соединений полученных контактной сваркой.

2.3 Владеть:

навыками подготовки типовых машин контактной сварки, настройки различных типов регуляторов сварочного цикла; методиками экспериментального определения параметров режима сварки, параметров сварного соединения и технических параметров используемого технологического оборудования.

3 Объем дисциплины и виды учебной работы

3.1 Система учета трудоемкости в академических часах

3.1.1 Очная форма обучения

Виды учебной работы с разбивкой объема работы по часам и семестрам для очной формы обучения приведены в таблице 3.1.

Таблица 0.1 – Виды учебной работы для очной формы обучения

Виды учебной работы	Всего часов	Семестр
7	8
Общая трудоемкость	130	130
Аудиторные занятия	68	68
Лекции (Л)	51	51
Лабораторные работы (ЛР)	17	17
Самостоятельная работа студентов(СРС)	62	62
Контрольная работа (КР)	6	6
Курсовой проект (КП)	34	34
Вид итогового контроля (Зачет/Экзамен)	Экзамен

3.1.2 Заочная форма обучения

Виды учебной работы с разбивкой объема работы по часам и семестрам для заочной формы обучения приведены в таблице 3.2.

Таблица 0.2- Виды учебной работы для заочной формы обучения

Виды учебной работы	Всего часов	Семестр
7
Общая трудоемкость	130	130
Аудиторные занятия	68	68
Лекции (Л)	16	16
Лабораторные работы (ЛР)	12	12
Самостоятельная работа студентов(СРС)	102	102
Контрольная работа (КР)	1	1
Курсовой проект (КП)	1	1
Вид итогового контроля (Зачет/Экзамен)	Экзамен

4 Содержание дисциплины

4.1 Разделы дисциплины и виды занятий

Таблица 0.3- Перечень разделов дисциплины

№ п/п	Раздел дисциплины	Лекции, час	Лабораторные работы, час
очная	заочная	очная	заочная
1	Введение. Сущность, классификация и область применения.	4	1	-	-
2	Формирование соединений при точечной, рельефной и шовной сварке	8	4	4	3
3	Формирование соединений при стыковой сварке сопротивлением и оплавлением	6	2
4	Технология и техника выполнения точечной, рельефной и шовной сварки	6	2	8	6
5	Технология и техника выполнения стыковой контактной сварки	4	1	-	-
6	Контроль качества при контактной сварке	4	1	-	-
7	Машины стыковой, точечной, рельефной и шовной контактной сварки	6	2	5	3
8	Аппаратура управления оборудованием контактной сварки	4	1	-	-
9	Механизация и автоматизация при контактной сварке	6	1	-	-
10	Монтаж и эксплуатация контактных машин. Техника безопасности. Технико-экономические показатели	3	1	-	-

4.2 Содержание разделов дисциплины

Раздел 1 Введение. Сущность, классификация и область применения

Цели и задачи дисциплины, её объем и порядок изучения. Сущность контактной сварки, классификация основных видов, специфика и примеры применения. Производительность и технико-экономические показатели контактной сварки.

Краткая история развития, роль отечественных ученых в развитии контактной сварки. Перспективы развития

Сущность и области применения способов точечной сварки: одноточечной, многоточечной, односторонней, двусторонней, рельефной. Сущность и области применения шовной сварки: непрерывной, прерывистой, шаговой.

Сущность и области применения стыковой сварки сопротивлением, непрерывным оплавлением, оплавлением с подогревом, импульсным оплавлением.

Раздел 2 Формирование соединений при точечной, рельефной и шовной сварке

Основные процессы при формировании сварных соединений, источники теплоты при сварке, составляющие электрического сопротивления зоны нагрева. Электрические и температурные поля при нагреве. Шунтирование тока. Расчет сварочного тока. Приближенный расчет параметров режима.

Процессы пластической деформации металла в зоне сварки. Роль пластической деформации. Микро и объемная пластическая деформация при сварке. Объемная деформация при сварке. Особенности объемной пластической деформации при шовной и рельефной сварке.

Электромагнитные процессы перемешивания расплавленного металла в ядре точки, разрушения пленок и вытеснения их на периферию расплава.

Сопутствующие процессы: тепловое расширение металла, возникновение остаточных напряжений, структурные изменения в зоне термического влияния. Циклограммы сварки. Основные дефекты сварного соединения, причины их возникновения. Меры по предупреждению дефектов сварных швов.

Раздел 3 Формирование соединений при стыковой сварке сопротивлением и оплавлением

Особенности процесса нагрева. Источники тепла при стыковой сварке. Составляющие сопротивлений зоны нагрева, их роль в формировании температурных полей в зависимости от продолжительности нагрева и величины сварочного тока. Тепловые процессы и температурное поле при сварке: а) сопротивлением; б) оплавлением. Пластическая деформация металла ее роль в формировании соединения.

Параметры режима стыковой сварки сопротивлением, непрерывным оплавлением и оплавлением с подогревом их влияние на нагрев, пластическую деформацию и качество стыков. Определение значений параметров.

Удаление окислов и поверхностных пленок из стыка. Основные дефекты сварных соединений, причины их возникновения. Меры по предупреждению дефектов сварных швов.

Раздел 4 Технология точечной, рельефной и шовной сварки

Выбор рациональной конструкции деталей и соединений (ГОСТ 1578-79). Оценка «технологичности» конструкции.

Общая схема технологического процесса производства сварных узлов. Требования к основным операциям технологического процесса: предварительным (подготовке поверхностей заготовок, сборке), сварочным (сборке-сварке, сварке) и послесварочным (правке, термообработке, антикоррозионной защите).

Особенности сварки различных групп конструкционных металлов, выбор режимов сварки с учетом их физико-механических, металлургических свойств, особенностей процесса сварки, эксплуатационной ответственности сварного изделия. Параметры режимов точечной, рельефной и шовной сварки, их влияние на нагрев, структуру и прочность соединений. Методика определения значений параметров.

Особые случаи сварки. Сварка заготовок большой, малой и неравной толщины, сварка разнородных металлов, композиционных материалов. Сварка специальных конструкций: сеток, решёток, сотовых и трехслойных панелей.

Раздел 5 Технология стыковой контактной сварки

Основные условия получения качественных стыков.

Общая схема технологического процесса. Выбор вида стыковой сварки, рациональной конструкции соединений. Подготовка заготовок перед сваркой.

Особенности технологии стыковой сварки различных групп металлов и изделий (проволоки, листов, рельсов, труб, кольцевых заготовок, стержней и др.) Сварка разнородных металлов.

Раздел 6 Контроль качества при контактной сварке

Дефекты при стыковой, точечной, рельефной и шовной сварке. Методы обнаружения. Испытания сварных соединений.

Контроль сварных соединений по образцам технологической пробы.

Физические методы контроля: Пассивный и активный контроль в процессе сварки, сопутствующий контроль (по параметрам режима сварки, по обобщающим параметрам, многофакторный).

Раздел 7 Машины стыковой, точечной, рельефной и шовной контактной сварки

Машины для точечной, рельефной и шовной сварки. Общая характеристика и классификация. Конструктивные элементы машин: корпуса, консоли, электрододержатели, приводы сжатия свариваемых деталей, приводы вращения роликов, схемы охлаждения. Технологические характеристики машин общего и специального назначения. Подвесные точечные машины, конструкции сварочных клещей.

Машины для стыковой сварки. Общая характеристика и классификация. Конструктивные элементы машин: станины, механизмы зажатия заготовок, приводы подачи подвижной плиты, схемы охлаждения. Схемы управления и технологические характеристики машин общего и специального назначения.

Пневматическая и гидравлическая аппаратура контактных машин.

Раздел 8 Аппаратура управления оборудованием контактной сварки

Назначение и структура аппаратуры управления. Контакторы Регулирование действующего значения тока за счет изменений угла включения вентилей. Электрические блоки и узлы управления контактором. Регуляторы цикла сварки: точечных, рельефных и шовных машин. Применение ЭВМ в системе управления процессами контактной сварки.

Пневматическая и гидравлическая аппаратура контактных машин.

Раздел 9 Механизация и автоматизация при контактной сварке

Основные направления повышения производительности процессов при контактной сварке.

Средства механизации и автоматизации вспомогательных операций (перемещений и контроля деталей, контроля сварочных машин, сборки деталей, удаления грата и т. д.). Комплексная автоматизация и роботизация операций различных видов контактной сварки. Специальные приспособления, машины-автоматы, робототехнические комплексы, механизированные и автоматические линии.

Раздел 10 Монтаж и эксплуатация контактных машин. Техника безопасности. Технико-экономические показатели

Размещение, установка и монтаж контактных машин. Аттестация машин и их наладка.

Технико-экономические показатели контактной сварки. Трудоемкость, производительность, себестоимость, энергоёмкость. Затраты электродных материалов, охлаждающей воды, сжатого воздуха.

Техника безопасности. Защита от поражения: электрическим током, движущимися частями механизмов сжатия и перемещения деталей, каплями расплавленного металла, загрязненностями атмосферы.

Организация рабочего места сварщика.

5 Лабораторный практикум

Таблица 0.4- Распределение лабораторных работ по разделам дисциплины

Номер раздела	Наименование лабораторной работы
2	Исследование влияния различных факторов на величину сопротивления зоны сварки
7	Определение электрических параметров контактной машины и построение её внешних характеристик
4	Технология и оборудование точечной контактной сварки
4	Технология и оборудование шовной контактной сварки
5	Технология и оборудование стыковой контактной сварки

6 Учебно-методическое обеспечение дисциплины

6.1 Рекомендуемая литература

6.1.1 Основная литература

Технология и оборудование контактной сварки/, , и др.; Под общ. ред. . М.: Машиностроение, 1986.352 с.

Гуляев точечной и рельефной сварки сталей. М.: Машиностроение,1978. 246 с.

6.1.2 Дополнительная литература

Электросварочное оборудование. Машины контактной сварки. Аппаратура для измерения и управления режимом сварки / АО "Стандартэлектро". – М.: АО "Стандартэлектро", 1993. – 107 с

Гуляев, Анатолий Иванович. Технология и оборудование контактной сварки: Учебник для машиностроит. техникумов / . – М.: Машиностроение, 1985. – 254 с.

, , Жимерёва для электрической контактной сварки. Л.: Энергоатомиздат, 1990. 440 с.

, , Фейгенбаум и конструирование машин контактной сварки. Л.: Энергия, 1981. 424 с.

Оборудование для контактной сварки / под ред. . СПб.: Энергоатомиздат, 2000. 559 с.

Глебов, Леонид Викторович. Устройство и эксплуатация контактных машин / , , . – Л.: Энергоатомиздат, 1987. – 307 с.

6.1.3 Методические разработки кафедры

Методические указания для курсового проекта по курсу «Контактная сварка» , . Екатеринбург: УПИ 1992.

Технология и оборудование контактной сварки Методические указания к лабораторным работам № 1, 2 по курсу «Контактная сварка» . Екатеринбург: УПИ 1990.

Технология и оборудование стыковой контактной сварки Методические указания к лабораторным работам по курсу «Контактная сварка» . Екатеринбург: УПИ 1990.

Технология и оборудование шовной контактной сварки Методические указания к лабораторным работам по курсу «Контактная сварка» . Екатеринбург: УПИ 1990.

6.2 Средства обеспечения освоения дисциплины

6.2.1 Перечень средств обеспечения

В процессе изучения дисциплины используются:

раздаточный материал для изучения в виде схем, фотографий, общих видов оборудования, поясняющих различные способы сварки; учебный материал в электронном виде; контрольные программы по курсу для подготовки к сдаче семестровой аттестации и экзамена;

6.2.2 Программно-информационное обеспечение дисциплины

Рабочая программа дисциплины.

Методические указания к лабораторным работам.

Методические указания к выполнению курсового проекта.

Программа расчета геометрических параметров сварочного трансформатора контактной машины «TRANS-2000».

7 Материально-техническое обеспечение дисциплины

7.1 Общие требования

Лекционный материал должен изучаться в специализированной аудитории, оснащенной проектором с видеотерминала персонального компьютера на настенный экран.

Лабораторные работы должны выполняться в специализированных аудиториях, оснащенных современным сварочным оборудованием.

Расчет геометрических параметров трансформатора контактной машины при выполнении курсового проекта должен выполняться в специализированном классе, оснащенном современными персональными компьютерами, программным обеспечением, цветными сканером и принтером.

7.2 Сведения об оснащенности дисциплины специализированным и лабораторным оборудованием

Лаборатория контактной сварки.

Машины для стыковой АСА-80, точечной МТ-810, МТ-1210 и шовной МШ-1601 контактной сварки (оснащенных регуляторами цикла РЦС-403, РКС-502 и ПСЛ-200 соответственно)

Комплект электроизмерительных приборов: микроомметр, вольтметр, амперметр, ваттметр, измерительный трансформатор тока.

Пресс гидравлический ручной.

Комплект измерительных инструментов: штангенциркуль, микрометр, линейка.

Лаборатория, оснащенная персональными компьютерами Pentium-IV и принтером.

8 Методические рекомендации по организации изучения дисциплины

       

8.1 Рекомендации для преподавателя

глубокое освоение теоретических аспектов тематики курса, проработка литературных источников; составление списка литературы, обязательной для изучения, и дополнительной литературы; разработка методики изложения курса: структуры и последовательности изложения материала; разработка методики проведения и совершенствование тематики лабораторных работ; разработка методики самостоятельной работы студентов; постоянная корректировка структуры, содержания курса.

8.2 Рекомендации для студента

обязательное посещение лекций ведущего преподавателя; систематическая самостоятельная работа по изучаемой дисциплине; подготовка и активная работа на лабораторных занятиях; подготовка к лабораторным занятиям включает проработку материалов лекций, рекомендованной учебной литературы.

8.3 Тематика курсового проектирования

Тема курсового проекта: Разработка технологии и оборудования контактной сварки.

В процессе курсового проектирования решаются задачи: разработки технологии, выбора оборудования, разработки оснастки и приспособлений, а так же механизации и автоматизации сварки наиболее типовых изделий, изготавливаемых с помощью контактной сварки.

В технологической части проекта рассчитываются или определяются основные параметры режима сварки, выбирается или разрабатывается цикл сварочного процесса, составляется циклограмма, разрабатывается операции технологического процесса контактной сварки, определяются методы контроля.

В конструкторской части проекта в соответствии с заданием подбирается сварочное оборудование, разрабатываются оснастка контактной машины или сборочно – сварочное приспособление, разрабатывается вспомогательное оборудование обеспечивающее комплексную или частичную механизацию и автоматизацию технологического процесса.

Рассчитываются сопротивления вторичного контура, электрические параметры трансформатора, его элементы; строятся внешние характеристики, по которым проверяется возможность выбранного режима сварки по току.

Объем пояснительной записки – 35-50 с. формата А4. Объем графической части - 4 листа формата А1. Оптимизация размеров трансформатора выполняется на ЭВМ с помощью программы TRANS-2000.

Темы курсовых проектов и данные для курсового проектирования выдаются каждому студенту индивидуально.

8.4 Перечень тем контрольных работ

Определить общее сопротивление зоны сварки в начале и конце процесса нагрева указанных в задании заготовок.

Определить расчетом и по справочным литературным данным значения параметров режима сварки для заготовок указанных размеров и материала.

Определить электрические параметры контактной машины и выбрать по литературным данным её марку для сварки заготовок.

Данные для расчетов выдаются каждому студенту индивидуально.

8.5 Перечень контрольных вопросов для подготовки к итоговой аттестации по дисциплине

Контактная сварка. Определение, классификация, краткая характеристика способов сварки.

Общая схема образования соединений при стыковой сварке.

Общая схема формирования соединений при точечной сварке. Конструктивные элементы соединения при точечной сварке.

Источники тепла при точечной сварке.

Виды электродов. Геометрия электродов.

Материалы для их изготовления электродов.

Собственное сопротивление деталей, контактные сопротивления.

Тепловые процессы при стыковой сварке оплавлением.

Общее сопротивление, характер его изменения в течение цикла сварки.

Пластическая деформация при стыковой сварке.

Температурное и электрическое поле при контактной точечной сварке.

Параметры режима при стыковой сварке. Выбор режима сварки

Шунтирование тока. Определение сопротивлений и токов шунтирования.

Удаление поверхностных пленок в процессе стыковой сварки.

Расчет сварочного тока, теория теплового подобия. Приближенный расчет параметров режима.

Дефекты соединений при стыковой сварке причины их возникновения.

Пластическая деформация металла, микропластическая деформация металла. Роль пластической деформации при формировании соединения.

Особенности процесса точечной сварки, программирование цикла сврки.

Объемная пластическая деформация при точечной сварке. Ее особенности при шовной и рельефной сварке.

Тепловые процессы при стыковой сварке сопротивлением

Поверхностные пленки, их удаление в процессе формирования сварочной точки.

Свойства свариваемых металлов их влияние на выбор режима сварки.

Тепловое расширение металла при сварке его роль при формировании соединения.

Источники тепла при стыковой сварке.

Процессы массопереноса в контакте электрод – деталь при точечной сварке.

Операции контактной сварки. Основные составляющие операции технологического процесса.

Воздействие термодеформационных процессов на свойства металла зоны сварки.

Подготовка поверхности деталей.

Остаточные напряжения при контактной сварке.

Классификация машин контактной сварки.

Основные дефекты, при контактной сварке их природа.

Конструктивные элементы машин.

Меры предупреждения дефектов контактной точечной сварки.

Электрические части машин, режимы работы, энергетические параметры машин.

Рельефная сварка, сущность способа, область применения

Внешние характеристики машин точечной сварки.

Аппаратура управления оборудованием контактной сварки. Контакторы. Блоки управления контактором.

Устройства управления циклом сварки.

Классификация стыковой сварки, краткая характеристика способов сварки, область применения

Машины для точечной, рельефной и шовной сварки. Общая характеристика машин. Технологические характеристики машин.

Сущность и области применения шовной сварки. Непрерывная, прерывистая и шаговая сварка. Особенности технологического процесса.

8.6 Перечень ключевых слов дисциплины

Таблица 0.5 – Ключевые слова разделов дисциплины

Номер раздела	Ключевые слова
1	Контактная свака, классификация контактной сварки, виды контактной сварки, одноточечная, многоточечная, односторонняя, двусторонняя сварка, рельефная сварка, стыковая сварка оплавлением, стыковая сварка сопротивлением
2	Источники теплоты, контактные и собственные сопротивления, электрические и температурные поля, сварочный ток, время сварки, усилие сварки, шунтирование тока, микропластическая и объемная пластическая деформация, электромагнитные процессы перемешивания, тепловое расширение металла, остаточные напряжения, структурные изменения, параметры режима.
3	Источники теплоты, составляющие сопротивлений, температурные поля, тепловые процессы, пластическая деформация, параметры режима, сварка сопротивлением, сварка непрерывным оплавлением и оплавлением с подогревом, окислы и поверхностные пленки.
4	Рациональная конструкция, технологичность, технологический процесс, конструкционные металлы, подготовка поверхностей, сборка, сборка-сварка, правка, термообработка, антикоррозионная защита, параметры режима, заготовоки большой, малой и неравной толщины, разнородные металлы, композиционные материалы, специальные конструкции, точечная сварка, шовная сварка, рельефная сварка.
5	Рациональная конструкция, технологичность, технологический процесс, конструкционные металлы, подготовка поверхностей, сборка, сборка-сварка, правка, термообработка, параметры режима, разнородные металлы, композиционные материалы, специальные конструкции, стыковая сварка.
6	Дефекты контактной сварки. Методы обнаружения. Испытания, контроль, образцы технологической пробы, физические методы контроля, пассивный и активный контроль, сопутствующий контроль параметры режима, обобщающие параметры, многофакторный контроль.
7	Машины точечной сварки, машины рельефной сварки и машины шовной сварки, классификация, конструктивные элементы, приводы сжатия, приводы вращения, схемы охлаждения, технологические характеристики машины для стыковой сварки, схемы управления, технологические характеристики, пневматическая аппаратура, гидравлическая аппаратура.
8	аппаратуры управления, структура аппаратуры управления, контакторы, регулирование, электрические блоки, регуляторы цикла сварки, контроллеры, ЭВМ в системе управления.
9	производительность процессов, средства механизации, средства автоматизации, вспомогательные операции, комплексная автоматизация, роботизация, роботы, специальные приспособления, машины-автоматы, робототехнические комплексы, механизированные линии, автоматические линии.
10	Установка, монтаж, аттестация, наладка, технико-экономические показатели, трудоемкость, производительность, себестоимость, энергоёмкость, затраты, техника безопасности, защита от поражения электрическим током, защита от поражения движущимися частями, расплавленный металл, загрязненность атмосферы, рабочее место.