Ви є тут

Головна

Мета дисципліни «Основи теорії зварювання» є освоєння студентами питань теорії зварювання, основ фізичної хімії, металургійних та теплових процесів у зварюванні, формування структури та властивостей метала зварних з’єднань і технологічної зварюваності металів та сплавів.

Завдання навчальної дисципліни «Основи теорії зварювання» є оволодіння теоретичними основами зварювання, набувають уміння вибору і розрахунку зварювальних матеріалів, отримують можливості дослідження причин утворення дефектів при зварюванні і можливості їх попередження.

У результаті вивчення навчальної дисципліни студент повинен

знати:

  • фізичні основи утворення зварного з’єднання та класифікацію способів зварювання,
  • будову зварювальної дуги і методи керування нею,
  • види переносу електродного металу,
  • фізико-хімічні процеси, які відбуваються у металах, шлаках і газовій фазі при високих температурах,
  • механізми утворення дефектів зварного з’єднання,
  • технологічну зварюваність та технологічну міцність,
  • термічні та термодеформаційні процеси при зварюванні.

вміти:

  • класифікувати способи зварювання,
  • керувати зварювальною дугою,
  • регулювати види переносу крапель,
  • вибирати захисні середовища у залежності від засобу зварювання,
  • пояснити склад зварювальних матеріалів та дротів,
  • розраховувати напрямок металургійних процесів при зварюванні та термодеформаційний стан зварного з’єднання,
  • пояснювати умови утворення пор і тріщин у шві та КШЗ,
  • обосновувати вибір класу зварювальних матеріалів.

Викладач дисципліни Білоник Ігор Методійович к.т.н., доцент кафедри обладнання та технології зварювального виробництва.

Опис навчальної дисципліни

Найменування показників Галузь знань, напрям підготовки, освітній ступень Характеристика навчальної дисципліни
денна форма навчання заочна форма навчання

Кількість кредитів – 12

Галузь знань: 13. Механічна інженерія

Нормативна

Модулів –

Змістових модулів –

Спеціальність: 131 «Прикладна механіка»

Спеціалізація: «Технологія та устаткування зварювання»

Рік підготовки:
2-й 2-й

Індивідуальне науково-дослідне завдання: –

Семестр:
Загальна кількість годин – 432 год. 3,4-й 3,4-й
Лекції:

Тижневих годин для денної форми навчання:

3-й семестр:

аудиторних 32 год.,

самостійної роботи студента – 58 год.

4-й семестр:

аудиторних 84 год.,

самостійної роботи студента – 126 год.

Освітньо-кваліфікаційний рівень: Бакалавр 42 год. 14 год.
Практичні, семінарські:
Лабораторні:
84 год. 21 год.
Самостійна робота:
184 год.
Індивідуальні завдання: 6 год.

Вид контролю 3-й семестр:

Залік Залік.

Вид контролю 4-й семестр:

Екзамен Екзамен

 

Розподіл балів які отримують студенти

Приклад для заліку

Поточне тестування та самостійна робота

Сума

балів

Змістовий модуль 1 Змістовий модуль 2 Змістовий модуль 3
T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 T11 T12 T13 T14 T15 T16 T17 T18 T19 100
5 5 5 5 5 5 5 6 5 5 5 5 5 5 5 6 6 7 5

Т1 ... Т19 – теми змістових модулів.

 

Приклад для екзамену

Поточне тестування та самостійна робота Підсумковий тест (екзамен) Сума
Змістовий модуль 4 Змістовий модуль 5
T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 T11 T12 T13 T14 T15 T16 100
7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 5 5 5 5 5 5

Т1 ... Т16 – теми змістових модулів.

 

Програма навчальної дисципліни
 

ЗМІСТОВИЙ МОДУЛЬ 1. Вступ

Тема 1. Становлення зварювання. Історична довідка про зварювання металів. М.М. Бенардос, М.Г. Слав’янов. Значення зварювальних процесів для виробництва. Перспективи розвитку зварювання та наплавлення.

Тема 2. Використання зварювальних процесів. Що таке зварювання? Значення та області використання зварювальних процесів та технологій. Роль українських вчених – К.О. Патона, Б.Е. Патона, К.Х. Хренова, І.І. Фруміна та ін. у становленні та розвитку теорії зварювальних процесів.

 

ЗМІСТОВИЙ МОДУЛЬ 2. Фізичні основи створення зварного з’єднання. Зварювальна дуга.

Тема 3. Фізична зварюваність. Зварювання як процес отримання нероз’ємного з’єднання. Міжатомні зв’язки. Фізичні основи утворення зварного з’єднання. Дефекти будови кристалічної решітки.

Тема 4. Класифікація способів зварювання. Дуговий розряд В.В. Петрова. Зварювання неплавким та плавким електродом. Енергія активації. Класифікація видів зварювання.

Тема 5. Іонізація газів. Іонізація газів. Потенціал іонізації. Рівняння Саха. Ефективний потенціал іонізації. Рівняння Айртона.

Тема 6. Зварювальна дуга. Будова дуги. ВАХ дуги. Сили, діючі в дузі.

Тема 7. Крапельний перенос. Види переносу крапель у дузі. Використання різних видів переносу крапель у дузі для різних видів зварювання.

Тема 8. Джерела енергії при зварюванні. Плазмова дуга. Плазмово-дугові джерела.

Тема 9. Джерела енергії. Електронно-променеві процеси. Електронно-променеві джерела. Лазарні джерела.

Тема 10. Джерела енергії при зварюванні. Електрошлаковий процес. Утворення ванни при ЕШЗ.

 

ЗМІСТОВИЙ МОДУЛЬ 3. Основи фізичної хімії.

Тема 11. Елементи фізичної хімії. Предмет фізичної хімії та її значення для аналізу металургійних процесів у зварюванні та наплавленні. Елементи хімічної термодинаміки.

Тема 12. Перший закон термодинаміки. Внутрішня енергія. Ентальпія.

Тема 13. Наслідки 1-го закону. Закон Гесса. Наслідки закону Гесса. Закон Лавуаз’є.

Тема 14. Наслідки 1-го закону. Тепловий ефект реакції. Розрахунки теплових ефектів. Розрахунки ентальпії.

Тема 15. Другий закон термодинаміки. Другий закон. Ентропія.

Тема 16. Максимальна робота термодинамічної системи. Рівняння Вонт-Гоффа. Гомогенні та гетерогенні системи. Ізотермні потенціали. Ізобано-ізотермний потенціал. Ізохорно-ізотермний потенціал.

Тема 17. Навчання про рівновагу термодинамічної системи. Рівновага термодинамічної системи. Рівновага у гомогенній та гетерогенній системах. Константа рівноваги. Правило фаз Гіббса.

Тема 18. Пружність дисоціації оксидів. Методи оцінки спорідненості металів до кисню.

Тема 19. Явища у рідких середовищах та на межах розділів фаз. Закон Генрі. Закон Нернста. Дифузія у металах при зварюванні. Явища на межах фаз. Поверхнева енергія. В’язкість рідин. Корозія зварних з’єднань.

 

ЗМІСТОВИЙ МОДУЛЬ 4. Металургійні процеси при зварюванні

Тема 20. Окислювання металів. Види зварювальних ванн. Взаємодія між розплавленим металом, шлаком та газовою фазою. Окислення металів при зварюванні.

Тема 21. Розкислювання ванн. Наслідки окислювання металу шва. Розкислювання металу при зварюванні. Засоби введення розкислювачів. Випаровування при зварюванні.

Тема 22. Гази у металі шва. Гази у металі шва – водень, азот. Вплив їх на властивості швів. Захист від газонасичення.

Тема 23. Зварювання у середовищі активних та інертних газів. Зварювання у середовищі активних газів. Взаємодія металів з парами води. Зварювання у газових сумішах. Зварювання у середовищі інертних газів.

Тема 24. Пори. Пори у металі шву. Умови утворення пор. Механізм утворення пор. Попередження утворення пор.

Тема 25. Флюси. Флюси для зварювання металів. Функції та властивості флюсів для зварювання. Види та класифікація флюсів.

Тема 26. Металургійні процеси при зварюванні під флюсами. Кремнемарганцевий окислювально-відновлюючий процес при зварюванні низьковуглецевих сталей. Реакції вуглецю, сірки, фосфору.

Тема 27. Композиції флюсів. Раціональні композиції флюсів для зварювання та наплавлення сталей, стопів та кольорових металів. Флюси для газового зварювання. Керамічні флюси. Спечені флюси.

Тема 28. Класифікація електродних покриттів. Класифікація електродних покриттів. Електродні покриття кислого, основного, рутилового та ільменітового типів.

Тема 29. Класифікація електродних покриттів, порошкових дротів. Електродне покриття для зварювання та наплавлення чавуну та кольорових металів. Легування метала шву. Засоби введення легуючих елементів у наплавлений метал. Зварювання та наплавлення порошковими дротами та стрічками. Типи порошкових дротів та стрічок. Раціональні композиції газошлакозахисних компонентів.

 

ЗМІСТОВИЙ МОДУЛЬ 5. Теплові процеси при зварюванні

Тема 30. Класифікація джерел енергія для зварювання. Джерела енергія для зварювання. Класифікація. Геометричні схеми тіл у зварюванні. Основи розрахунків на теплопровідність. Диференційне рівняння теплопровідності.

Тема 31. Розповсюдження теплоти. Процеси розповсюдження теплоти у масивному тілі, пластині, стержні. Граничні температури.

Тема 32. Розрахунки розповсюдження теплоти. Розрахунки у періодах теплонасичення та вирівнювання температур.

Тема 33. Вплив обмеженості розмірів. Вплив обмеженості розмірів елементів зварних конструкцій на розповсюдження теплоти. Розрахунки температур при зварюванні та наплавленні тіл обертання.

Тема 34. Вплив властивостей тіл. Вплив режимів та властивостей тіл на поля температур. Температурне поле при зварюванні різнорідних металів.

Тема 35. Параметри зварювальної ванни. Нагрівання та плавлення електроду. Плавлення основного металу. Розмірі зварювальної ванни. Розрахунки параметрів процесу зварювання.

 

ЗМІСТОВИЙ МОДУЛЬ 6. Термодеформаційні процеси у металах при зварюванні.

Тема 36. Власні деформації та напруження. Поняття - деформації та напруження. Власні деформації та напруження при зварюванні. Умови утворення.

Тема 37. Вплив температури на механічні властивості. Механічні властивості металів при температурах зварювального циклу. Дилатометричні криві сталей при зварювальних циклах нагріву та остигання в залежності від структури. Переміщення.

Тема 38. Термічний цикл. Термодеформаційний цикл.

Тема 39. Утворення деформацій та напружень. Утворення деформації та напружень при однопрохідному зварюванні листів встик.

Тема 40. Розрахунки напружень і деформацій. Теоретичні розрахунки. Графоаналітичні методи знаходження деформації та напружень. Графоаналітичний метод Г.А. Ніколаєва. Експериментальні методи.

 

ЗМІСТОВИЙ МОДУЛЬ 7. Утворення зварного з’єднання.

Тема 41. Кристалізація металу зварювальної ванни. Поняття про зварюваність. Критерії зварюваності. Загальні положення теорії кристалізації. Безперервна та вибіркова теорії кристалізації. Швидкість кристалізації.

Тема 42. Первинна структура. Первинна структура при кристалізації. Управління процесом формування первинної структури. Хімічна та механічна неоднорідність зварного з’єднання. Вплив різних факторів на ступінь неоднорідності.

Тема 43. Вторинна структура металу. Регулювання вторинної структури зварного з’єднання. Природа утворення гарячих тріщин.

Тема 43. Технологічна міцність. Види гарячих тріщин. Методи підвищення опірності утворенню гарячих тріщин. Способи оцінки опірності металів утворенню гарячих тріщин при зварюванні.

 

ЗМІСТОВИЙ МОДУЛЬ 8. Структурні перетворення у колошовній зоні та шві при остиганні.

Тема 44. Зони термічного впливу при зварюванні вуглецевих сталей.

Тема 45. Кінетика фазових перетворень. Термодинаміка та кінетика фазових перетворень у твердій фазі.

Тема 46. Сталі, що загартовуються. Чавуни. Перетворення в основному металі ЗТВ при нагріванні та остиганні при зварюванні сталей, які загартовуються, та чавунів. Способи регулювання структури зварних з’єднань.

Тема 47. Холодні тріщини. Природа утворення холодних тріщин у зварних з’єднаннях. Види холодних тріщин. Методи оцінки опірності зварних з’єднань утворенню холодних тріщин.

Тема 48. Зварюваність. Здатність до зварювання конструкційних вуглецевих та низьколегованих сталей. Вплив легуючих елементів на здатність до зварювання.

Тема 49. Зварюваність. Здатність до зварювання середньолегованих сталей.

Тема 50. Зварюваність. Здатність до зварювання високолегованих сталей. Діаграма Шеффлера.

Тема 51. Окрихчення. Явище окрихчення та крихке руйнування металу зварних з’єднань. Засоби попередження. Тріщини повторного типу.

Тема 52. Багатошарове зварювання. Особливості багатошарового зварювання. Зварюваність кольорових металів та їх сплавів.

 

Методичне забезпечення:

  1. Методичні вказівки до курсового проекту з дисципліни "Теорія зварювальних процесів" для студентів освітньої програми "Технології та устаткування зварювання" всіх форм навчання.
  2. Методичні вказівки до курсового проекту №2 з дисципліни "Теорія зварювальних процесів" для студентів освітньої програми "Технології та устаткування зварювання" всіх форм навчання.
  3. Методичні вказівки до практичної роботи №1 з дисципліни "Теорія зварювальних процесів" для студентів освітньої програми "Технології та устаткування зварювання" всіх форм навчання.
  4. Методичні вказівки до практичної роботи №2 з дисципліни "Теорія зварювальних процесів" для студентів освітньої програми "Технології та устаткування зварювання" всіх форм навчання.
  5. Методичні вказівки до практичної роботи №3 з дисципліни "Теорія зварювальних процесів" для студентів освітньої програми "Технології та устаткування зварювання" всіх форм навчання.
  6. Методичні вказівки до практичної роботи №4 з дисципліни "Теорія зварювальних процесів" для студентів освітньої програми "Технології та устаткування зварювання" всіх форм навчання.
  7. Методичні вказівки до РГЗ №1 з дисципліни "Теорія зварювальних процесів" для студентів освітньої програми "Технології та устаткування зварювання" всіх форм навчання.
  8. Методичні вказівки до РГЗ №2 з дисципліни "Теорія зварювальних процесів" для студентів освітньої програми "Технології та устаткування зварювання" всіх форм навчання.
  9. Методичні вказівки до самостійної роботи з дисципліни "Теорія зварювальних процесів" для студентів освітньої програми "Технології та устаткування зварювання" всіх форм навчання.
  10. Методичні вказівки до лабораторної роботи № 1 з дисципліни "Теорія зварювальних процесів" для студентів освітньої програми "Технології та устаткування зварювання" всіх форм навчання.
  11. Методичні вказівки до лабораторної роботи № 2 з дисципліни "Теорія зварювальних процесів" для студентів освітньої програми "Технології та устаткування зварювання" всіх форм навчання.
  12. Методичні вказівки до лабораторної роботи № 3 з дисципліни "Теорія зварювальних процесів" для студентів освітньої програми "Технології та устаткування зварювання" всіх форм навчання.
  13. Методичні вказівки до лабораторної роботи № 4 з дисципліни "Теорія зварювальних процесів" для студентів освітньої програми "Технології та устаткування зварювання" всіх форм навчання.
  14. Методичні вказівки до лабораторної роботи № 7 з дисципліни "Теорія зварювальних процесів" для студентів освітньої програми "Технології та устаткування зварювання" всіх форм навчання.
  15. Методичні вказівки до лабораторної роботи № 8 з дисципліни "Теорія зварювальних процесів" для студентів освітньої програми "Технології та устаткування зварювання" всіх форм навчання.
  16. Методичні вказівки до лабораторної роботи № 9 з дисципліни "Теорія зварювальних процесів" для студентів освітньої програми "Технології та устаткування зварювання" всіх форм навчання.
  17. Методичні вказівки до лабораторної роботи № 11 з дисципліни "Теорія зварювальних процесів" для студентів освітньої програми "Технології та устаткування зварювання" всіх форм навчання.
  18. Методичні вказівки до лабораторної роботи № 12 з дисципліни "Теорія зварювальних процесів" для студентів освітньої програми "Технології та устаткування зварювання" всіх форм навчання.
  19. Методичні вказівки до лабораторної роботи № 13 з дисципліни "Теорія зварювальних процесів" для студентів освітньої програми "Технології та устаткування зварювання" всіх форм навчання.
  20. Методичні вказівки до лабораторної роботи № 14 з дисципліни "Теорія зварювальних процесів" для студентів освітньої програми "Технології та устаткування зварювання" всіх форм навчання.
  21. Методичні вказівки до лабораторної роботи № 15 з дисципліни "Теорія зварювальних процесів" для студентів освітньої програми "Технології та устаткування зварювання" всіх форм навчання.
  22. Методичні вказівки до лабораторної роботи № 16 з дисципліни "Теорія зварювальних процесів" для студентів освітньої програми "Технології та устаткування зварювання" всіх форм навчання.
  23. Методичні вказівки до лабораторної роботи № 17 з дисципліни "Теорія зварювальних процесів" для студентів освітньої програми "Технології та устаткування зварювання" всіх форм навчання.
  24. Методичні вказівки до лабораторної роботи № 18 з дисципліни "Теорія зварювальних процесів" для студентів освітньої програми "Технології та устаткування зварювання" всіх форм навчання.
  25. Методичні вказівки до лабораторної роботи № 19 з дисципліни "Теорія зварювальних процесів" для студентів освітньої програми "Технології та устаткування зварювання" всіх форм навчання.
  26. Методичні вказівки до лабораторної роботи № 20 з дисципліни "Теорія зварювальних процесів" для студентів освітньої програми "Технології та устаткування зварювання" всіх форм навчання.
  27. Конспект лекцій з дисципліни "Теорія зварювальних процесів" для студентів освітньої програми "Технології та устаткування зварювання" всіх форм навчання.
  28. Теория сварочных процессов / Под ред. В.В. Фролова М.: Высшая школа, 1988. – 560с.
  29. Багрянский К.В. и др. Теория сварочных процессов. – К.: Высшая школа, 1976. – 502с.
  30. Ветров Т.Л., Тумарев А.С. Теория сварочных процессов. М.: Высшая школа, 1977 – с.
  31. Винокуров В.А., Григорьянц А.Г. Теория сварочных деформация и напряжений. – М.: Машиностроение, 1984. – 279с.
  32. Лесков Г.И. Электрическая сварочная дуга. – М.: Машиностроение, 1970. – 334с.
  33. Кох Б.А. Основы термодинамики металлургических процессов сварки. – Л.: Судостроение, 1975.
  34. Демянцевич В.А. Металлургические и технологические основы дуговой сварки. – М.: Машгиз, 1962. – 296с.
  35. Гельман А.С. Основы сварки давлением. – М.: Машиностроение, 1970. – 312с.
  36. Славянов Н.Г. Электрическая отливка металлов. – М.: Машгиз, 1954.