Технология металлов и сварка

Размещено на http://www.allbest.ru

5

Размещено на http://www.allbest.ru

Федеральное агентство по образованию

Тверской Государственный Технический Университет

Кафедра «Технология металлов и материаловедение»

Расчетно - графическая работа

по дисциплине «Технология металлов и сварка»

Тверь 2009

1. Вычертить диаграмму состояния железо-цементит, описать превращения и построить кривую охлаждения в интервале температур от 1600 до 0 оC для сплава, содержащего 1,2 % C.

При охлаждении сплав, содержащий 1,2 % C и имеющий начальную температуру 1600 оC, находится в жидком состоянии.

Затем, при температуре 1484 оC, достигая линии ликвидус, которая показывает границу раздела между жидкими и жидко-твердыми смесями и соответствует температуре плавления, сплав будет состоять из жидкой фазы и аустенита (Ж + А).

При температуре 1263 оС сплав пересекает линию солидус, которая показывает границу раздела между твердыми смесями и жидко-твердыми и соответствует температуре кристаллизации, и переходит в аустенит. Аустенит - твердый раствор углерода в гамма- железе (НВ = 170…180, =45-50%, не магнитен).

Далее при температуре 898 оС сплав переходит в фазу аустенит + цементит второй (А + Ц II). Цементит - химическое соединение карбида железа Fe3C (НВ = 750…800, =0%).

И при температуре 727 оС сплав переходит в фазу перлит + цементит второй (П + ЦII). Перлит - механическая смесь двух и более компонентов образующихся из твердого раствора (НВ = 180…200, = 24-25%, имеет неплохие магнитные характеристики).

Таким образом, согласно всем этим превращениям, сплав, содержащий 1,2 % C, из жидкого состояния переходит в твердое.

2. Что называется улучшением стали? Почему этот вид термической обработки широко применяется для высоконагруженных ответственных деталей? Опишите структуру и свойства сталей после улучшения.

Улучшение стали - термическая обработка, состоящая из закалки и высокого отпуска.

Высокотемпературный (высокий) отпуск проводят при 500--680 °С. Структура стали после высокого отпуска -- сорбит отпуска, твердость HRC25...35. Высокий отпуск создает наилучшее соотношение прочности и вязкости стали.

Закалка с высоким отпуском (по сравнению с нормализацией или отжигом) весьма сильно одновременно повышает временное сопротивление, предел текучести, относительное сужение и особенно ударную вязкость.

Улучшению подвергают среднеуглеродистые (0,3--0,5 % С) конструкционные стали, к которым предъявляются высокие требования по пределу выносливости и ударной вязкости. Однако износостойкость улучшенной стали вследствие ее пониженной твердости не высокая. Отпуск при 550--600 °С в течение 1--2 ч почти полностью снимает остаточные напряжения, возникшие при закалке.

Длительность высокого отпуска составляет 1,0--6 ч в зависимости от габаритов изделия.

Улучшение является основным видом термической обработки для большинства конструкционных сталей.

Основные марки улучшаемых конструкционных сталей

I углеродистые стали ГОСТ 1050-74	II малолегированные стали ГОСТ 4543-71	III среднелегированные стали ГОСТ ГОСТ 4543-71
30, 35	30Г, 50Г, 60Г, 65Г	38ХН3А
40, 45	30Х, 40Х	38Х2МЮА
50, 55	30ХМ, 40ХМ	40ХН2МА
60, 65	50Г2, 50ХФА	38ХН3МФА
	30ХГСА, 40ХМФА	45ХН2МФА

Стали закаливают с 820-880 oС в масле (крупные детали - в воде); высокий отпуск производят при 500-650 oС с последующим охлаждением в воде, масле или на воздухе (в зависимости от состава стали). Данные стали применяют для изготовления валов, шатунов, штоков и других деталей, подверженных воздействию циклических или ударных нагрузок.

Ст40	Ст35,45,	После улучшения - коленчатые валы, шатуны, зубчатые венцы, маховики, зубчатые колеса, болты, оси и др. детали.
20Г	30Г	После улучшения - заклепки ответственного назначения; после цементации или цианирования - поршневые пальцы, фрикционные диски, пальцы рессор, кулачковые валики, болты, гайки, винты, шестерни, червяки и другие детали, к которым предъявляются требования повышенной прочности, твердости, износостойкости; без термообработки - сварные подмоторные рамы, башмаки, косынки, штуцера, втулки.

3. Расшифруйте марки сплавов: Ст3Гсп, 30ХГСА, В-II, ВЧ100, АМц, укажите свариваемость первых двух марок.

Марка стали Ст3Гсп ГОСТ 380-88

Сталь углеродистая обыкновенного качества. Ст обозначает сталь, цифры - условный номер марки (с увеличением номера возрастает содержание углерода в стали), Г - повышенное содержание марганца (0,8 - 1,1%), сп (спокойная) - группа стали по степени раскисления.

Массовая доля элементов, %
С	Si	Mn	S	P	Cr	Ni	As	N	Cu
0,14-0,20	0,15-0,30	0,80-1,10

Свариваемость без ограничений. Способы сварки: РД, РАД, АФ, МП, ЭШ, КТ.

Обрабатываемость резанием - в горячекатаном состоянии при 124 НВ.

Флокеночувствительность - не чувствительна.

Склонность к отпускной хрупкости - не склонна.

Назначение: листовой прокат толщиной от 10 до 36 мм - для несущих элементов сварных конструкций, работающих при переменных нагрузках и температурах от - 40 до + 425 оС, толщиной свыше 30 мм - для несущих элементов сварных конструкций, работающих при переменных нагрузках и температурах от - 20 до + 425 оС, и для ненесущих элементов сварных конструкций, работающих при температурах от - 40 до + 425 оС, при условии заказа и поставки с гарантируемой свариваемостью.

Марка стали 30ХГСА ГОСТ 4543-71

Конструкционная легированная сталь. Легирована хромом (Х), марганцем (Г), кремнием (С) по 1%, высокопрчная.

Массовая доля элементов, %
С	Si	Mn	S	P	Cr	Ni	Cu
0,28-0,34	0,90-1,20	0,80-1,10			0,80-1,10

Свариваемость - ограничено свариваемая. Способы сварки: РД, РАД, АФ, ЭШ: рекомендуются подогрев и последующая термообработка; КТ - без ограничений.

Обрабатываемость резанием - в горячекатаном состоянии при 216-229 НВ.

Флокеночувствительность - чувствительна.

Склонность к отпускной хрупкости - склонна.

Назначение: валы, оси, зубчатые колеса, тормозные ленты моторов, фланцы, корпуса обшивки, лопатки компрессорных машин, работающие при температуре до 200оС в условиях значительных нагружений, рычаги, толкатели, ответственные сварные конструкции, работающие при знакопеременных нагрузках, крепежные детали, работающие в условиях низких температур.

Марка В-II ГОСТ 7348-81

B-II - холоднотянутая углеродистая стальная проволока (круглого профиля), предназначенная для напрягаемой арматуры (высокопрочная арматурная проволока). Изготавливается из стали марки Ст5сп ГОСТ 380-88.

Свариваемость - ограничено свариваемая. Способы сварки: РД, РАД, АФ, ЭШ. Рекомендуются подогрев и последующая термообработка; КТ - без ограничений.

Обрабатываемость резанием - в горячекатаном состоянии при 158 НВ.

Флокеночувствительность - не чувствительна.

Склонность к отпускной хрупкости - не склонна.

Назначение: детали клепаных конструкций, болты, гайки, ручки, тяги, втулки, ходовые валики, клинья, рычаги, упоры, штыри, трубные решетки и другие детали, работающие при температуре от 0 до + 425 оС.

Марка чугуна ВЧ100 ГОСТ 7293-85

Высокопрочный чугун или чугун с шаровидным графитом. ВЧ обозначает высокопрочный чугун, а цифра - уменьшенное в 10 раз значение его временнго сопротивления , Н/мм2, т.е. предел прочности при растяжении.

Массовая доля элементов, %
С	Si	Mn	S	P
3,20-3,60	3,00-3,80	0,40-0,70

Твердость по Бринеллю составляет 270 … 360 НВ.

Ударная вязкость KCU более 0,13 кДж/м2.

Назначение: отливки-детали, работающие при ударных нагрузках, а именно ступицы переднего и заднего колес, коленчатый вал и др.

Марка сплава АМц ГОСТ 4784-97

Сплав алюминия с марганцем.

Массовая доля элементов, %
Сu	Mn	Mg	Fe	Si	Ti
0,1	0,2	1,0 - 1,6	0,7	0,6	0,2

Назначение: эти сплавы используют в различных отраслях промышленности, а именно для малонагруженных деталей (сварные баки, бензо- и маслопроводы и др.), для радиаторов тракторов и автомобилей; в строительстве, для упаковочных материалов и т.д. Также используются для заклепок из проволоки.

4. Перечислите виды дефектов сварных соединений и конструкций, причины их возникновения и способы устранения. Изложите сущность методов контроля качества сварных соединений

Наружные дефекты.

К наружным дефектам относятся нарушения формы, размеров и внешнего вида швов: неравномерная ширина шва по его длине, неравномерная высота шва, неравномерные катеты угловых швов, подрезы, наплывы, прожоги, незаваренные кратеры, свищи.

Подрезы -- дефекты сварного соединения, представляющие собой местные уменьшения толщины основного металла в виде канавок, располагающихся вдоль границ сварного шва.

Подрезы относятся к наиболее часто встречающимся наружным дефектам, образующимся, как правило, при сварке угловых швов с излишне высоким напряжением дуги и в случае неточного ведения электрода. Одна из кромок проплавляется более глубоко, металл стекает на горизонтально расположенную деталь и его не хватает для заполнения канавки.

В стыковых швах подрезы образуются реже. Обычно при повышенном напряжении дуги и большой скорости сварки образуются двусторонние подрезы. Такие же подрезы образуются в случае увеличения угла разделки при автоматической сварке.

Односторонние подрезы могут быть вызваны смещением электрода с оси стыка и неправильным ведением электрода, особенно при сварке горизонтальных швов па вертикальной плоскости.

Подрезы выявляют внешним осмотром и если их глубина и протяженность превышают допустимые, то дефектный участок заваривают и зачищают.

Наплывы -- дефекты сварного соединения, получающиеся когда металл шва натекает на основной металл, но с ним не сплавляется.

Наплывы могут образовываться из-за недостаточного напряжения дуги, наличия на свариваемых кромках толстого слоя окалины, излишнего количества присадочного металла, не уменьшающегося в разделке или зазоре.

При сварке с принудительным формированием наплывы возникают при неплотном поджатии ползунов. В кольцевых поворотных стыковых швах появление наплывов вызывается неправильным расположением электрода относительно зенита. Наплывы могут иметь небольшую длину или быть протяженными.

Прожоги -- дефекты сварки, заключающиеся в вытекании металла сварочной ванны через отверстие в шве с образованием в нем полости.

Причиной возникновения прожога может служить большая сила сварочного тока, увеличение зазора между кромками, недостаточная толщина подкладной полосы или ее неплотное прилегание. При сварке поворотных кольцевых швов появлению прожогов способствует смещение электрода от зенита в сторону вращения изделия, что вызывает стекание жидкого металла из под конца электрода и более активное прожигающее воздействие дуги. Дефектные места должны быть удалены и заварены заново.

Кратеры -- дефекты сварных швов в виде углублений, остающихся в местах обрыва дуги.

Усадочные рыхлоты в кратерах часто служат очагом образования трещин. Поэтому дефектные места должны быть зачищены и заварены. В случае механизированных видов сварки применяют выводные планки, на которых заканчивают швы. Затем планки с концами швов и имеющимися кратерами удаляют. В электрических схемах автоматов предусматривают такие элементы, которые обеспечивают возможность автоматической заварки кратера.

Свищи -- дефекты в виде полостей в сварных швах, выходящие на их поверхность.

Свищи, как правило, развиваются из канальных пор.

Внутренние дефекты

К внутренним дефектам относятся трещины (горячие и холодные), непровары, поры.

Трещины -- дефекты сварных швов, представляющие собой макроскопические и микроскопические межкристаллические разрушения, образующие полости с очень малым начальным раскрытием. Под действием остаточных и рабочих напряжений трещины могут распространяться с высокими скоростями. Поэтому вызванные ими хрупкие разрушения происходят почти мгновенно и очень опасны.

В зависимости от температуры, при которой происходит их возникновение, различают горячие и холодные трещины.

Горячие трещины представляют собой разрушения кристаллизующегося металла, происходящие по жидким прослойкам под действием растягивающих напряжений.

Эти напряжения появляются вследствие несвободной усадки металла шва и примыкающих к нему неравномерно нагретых участков основного металла.

Горячие трещины могут возникать как в основном металле, так и в металле зоны термического влияния. Они могут быть продольными, поперечными, продольными с поперечными ответвлениями, могут выходить на поверхность или оставаться скрытыми. Вероятность образования горячих трещин зависит от химического состава металла шва, скорости нарастания и величины растягивающих напряжений, формы сварочной ванны и шва, размера первичных кристаллитов. Она увеличивается с повышением содержания в металле шва углерода, кремния, никеля, вредных примесей серы и фосфора. Повышению стойкости сварных швов, образованию горячих трещин способствуют марганец, хром и отчасти кислород, а также снижение величины и скорости нарастания растягивающих напряжений, что достигается уменьшением жесткости узлов.

Холодные трещины образуются чаще всего в зоне термического влияния, реже в металле шва сварных соединений среднелегированных и высоколегированных сталей перлитного и мартенситного классов.

Появление холодных трещин объясняют действием комплекса причин. Одна из них -- влияние высоких внутренних напряжений, возникающих в связи с объемным эффектом, сопутствующим мартенситному превращению, происходящему в условиях снижения пластичности металла. Поэтому холодные трещины наблюдаются как при температурах распада остаточного аустенита (120°С и ниже), так и при комнатной температуре через несколько минут, часов, а иногда и через более длительное время после окончания сварки.

Непровары -- это участки сварного соединения, где отсутствует сплавление между свариваемыми деталями, например, в корне шва, между основным и наплавленным металлом (по кромке), в корне двустороннего шва или между смежными слоями наплавленного металла.

Поверхности непроваров обычно покрыты тонкими окисными пленками и другими загрязнениями. Очень часто полости, образованные непроварами, заполняются шлаком. Окончания непроваров в металле шва или на границе сплавления, как правило, имеют очень малое раскрытие. Непровары уменьшают рабочее сечение сварного шва, что может привести к снижению работоспособности сварного соединения. Являясь концентраторами напряжений непровары могут вызвать появление трещин, уменьшить коррозионную стойкость сварного соединения, привести к коррозионному растрескиванию.

Непровары могут быть вызваны многими причинами: малым углом раскрытия кромок, малым зазором, большим притуплением при недостаточной силе тока; большой скоростью сварки; смещением электрода от оси шва, особенно при сварке двухсторонних швов; плохой очисткой шлака перед наложением последующих слоев; низкой квалификацией сварщика.

Поры -- это полости в металле шва, заполненные газами. Обычно они имеют сферическую или близкую к ней форму. В сварных швах углеродистых сталей поры зачастую имеют трубчатую форму. Первоначально, возникнув в жидком металле шва за счет интенсивного газообразования, не все пузырьки газа успевают подняться на поверхность и выйти в атмосферу. Часть из них остается в металле шва. Размеры таких пор колеблются от микроскопических, до 2...3 мм в диаметре, и за счет диффузии газов (в первую очередь; водорода) могут расти. Образуются раковины (полости неправильной формы и больших, чем поры размеров, а также свищи, выходящие на поверхность. Кроме одиночных пор, вызванных действием случайных факторов, в сварных швах могут появляться поры, равномерно распределенные по всему сечению шва, расположенные в виде цепочек или отдельных скоплений.

К основным причинам, вызывающим появление пор, (относятся: плохая очистка свариваемых кромок от ржавчины, масел и различных загрязнений; повышенное содержание углерода в основном или присадочном металле; большая скорость сварки, при которой не успевает пройти газовыделение и поры остаются в металле шва; большая влажность электродных покрытий, флюса, сварка при плохой погоде.

Шлаковые включения -- это полости в металле сварного шва, заполненные шлаками, не успевающими всплыть на поверхность шва.

Шлаковые включения образуются при больших скоростях сварки, при сильном загрязнении кромок и при многослойной сварке в случаях плохой очистки от шлака поверхности швов между слоями. Размеры шлаковых включений могут достигать нескольких миллиметров в поперечном сечении и десятков и более миллиметров по протяженности. Форма шлаковых включений может быть самой разнообразной, вследствие чего они являются более опасными дефектами, чем округлые поры.

В зависимости от характера воздействия на материал образца или изделия все разнообразные методы контроля качества сварных соединений могут быть разделены на две основные группы: методы контроля без разрушения образцов или изделий -- неразрушающий контроль и методы контроля с разрушением образцов или производственных стыков -- разрушающий контроль.

Наиболее широкое применение на практике нашли следующие методы -- акустический, капиллярный, магнитный, радиационный.

К неразрушающим. видам контроля следует отнести и контроль внешним осмотром и обмером, который имеет существенное значение для получения качественных сварных конструкций.

Все методы, применяемые для неразрушающего контроля качества сварных соединений, осуществляются либо передачей энергии, либо передачей вещества.

Наибольшее распространение получил радиационный вид контроля, осуществляемый, с помощью передачи энергии рентгеновскими и гамма-излучениями, которые, проходя через контролируемый объект, изменяют интенсивность излучения в местах наличия дефектов. Это изменение регистрируется рентгеновской пленкой или электрорадиографической пластиной -- радиографический метод. Реже используется радиоскопический метод, при котором радиационное изображение преобразовывается и передается для визуального анализа на выходной экран, а также радиометрический метод, когда радиационная информация преобразовывается в электрические сигналы, регистрируемые по показаниям приборов. Радиационные методы позволяют выявить внутренние и поверхностные несплошности в стыковых швах любых материалов.

Из акустических методов контроля наибольшее распространение получила ультразвуковая дефектоскопия, осуществляемая эхо-методом. Хорошо выявляются дефекты с малым раскрытием, типа трещин, в том числе и те, выявление которых затруднено при радиационной дефектоскопии.

Среди магнитных методов контроля следует указать магнитографический и магнитопорошковый. При магнитографическом методе возмущения, создаваемые при намагничивании изделия дефектами в виде поверхностных и внутренних несплошностей, расположенных близко к поверхности, регистрируются магнитной пленкой и считываются с нее с помощью специального прибора -- магнитографического дефектоскопа. При магнитопорошковом методе эти возмущения наблюдают визуально по интенсивности расположения ферромагнитных частиц порошка на поверхности контролируемого шва. Методы магнитной дефектоскопии пригодны для выявления дефектов только в изделиях из ферромагнитных материалов.

В капиллярном виде контроля используют движение индикаторного вещества. Он применяется для выявления поверхностных дефектов в сварных соединениях из любых материалов. Распространение получили методы люминесцентной, цветной и люминесцентно-цветной дефектоскопии. Эти методы основаны на изменении светоотдачи дефектных участков с помощью заполнения их специальными свето- и цветоконтрастными индикаторными составами. При люминесцентном методе используют растворы люминофоров, которые дают яркое свечение в ультрафиолетовом свете. При цветном методе в качестве индикаторов (пенетрантов) используют растворы специальных красителей, проникающих в глубь дефектов, выходящих на поверхность. Люминесцентно-цветной метод является сочетанием двух предыдущих.

Для обеспечения высокого качества сварки необходимо выполнить предварительный контроль, текущий контроль и контроль готовых сварных соединений.

При предварительном контроле проверяют:

квалификацию сварщиков, дефектоскопистов (операторов ультразвукового контроля, радиографов и др.);

состояние сборочно-сварочных приспособлений, сварочного оборудования и аппаратуры, оборудования и аппаратуры для контроля сварных соединений;

качество основного металла и сварочных материалов, а также материалов для дефектоскопии;

состояние оборудования для термообработки;

средства измерения, включая измерительные приборы.

При текущем контроле следует проверять:

качество подготовки кромок под сварку и качество сборки под сварку;

соблюдение технологии сварки, соответствие сварочных материалов, режим подогрева и сварки, порядок наложения швов, качество послойной зачистки швов от шлака.

Для контроля готовых сварных соединений используют следующие методы или их сочетания:

внешний осмотр и измерение, просвечивание проникающими излучениями, ультразвуковую дефектоскопию, магнитно-порошковую и цвет-дефектоскопию, измерение твердости.

5. Методы свари

Ручная дуговая сварка

Разработайте процесс ручной электродуговой сварки двутавровой балки из стали. Шов прерывистый l/t 100/200. Производство единичное. Укажите тип соединения, форму разделки кромок под сварку и дайте эскиз сечения шва с указанием, его размеров. Подберите тип, марку электродов и диаметр электрода, определите режим сварки. По размерам шва подсчитайте массу наплавленного металла. Определите расход электродов с учетом потерь, электроэнергии и время сварки балки. Укажите методы контроля качества сварного шва.

Марка стали Ст3пс ГОСТ 380-88

Стыковое соединение, форма разделки с отбортовкой кромок.

Определение режима начинаем с выбора диаметра электрода, его типа и марки. Диаметр электрода выбираем в зависимости от толщины S(мм) свариваемого металла при сварке стыковых соединений. S=3 мм; диаметр электрода dэ=3 мм; тип Э46; марка АНО-4.

Значение сварочного тока Iсв, А определяем по формуле

Iсв=К.dэ А (1)

где dэ - диаметр электрода;

K - коэффициент, равный при сварке низкоуглеродистой стали 40…50 А/мм;

Iсв=45.3=135 А

Напряжение дуги Uд, В в среднем составляет 25... 28 В.

Скорость сварки Vсв, м/ч вычисляют по формуле

(2)

где - коэффициент наплавки, для электродов марки АНО-4 =8,5 г/А.ч;

- плотность металла, для стали = 7,8 г/см3;

Fн - площадь поперечного сечения наплавленного металла шва, Fн=0,15 cм2.

м/ч

Массу наплавленного металла Gн, г рассчитываем по формуле

(3)

где L - длина сварных швов на изделии, см.

г

Расход толстопокрытых электродов с учетом потерь составляет 1,6…1,8 от массы наплавленного металла и равен 1,6.702=1123,2 г.

Время сварки t cв, ч изделия устанавливаем по формуле

 (4)

ч

Количество электроэнергии W, кВт.ч подсчитываем по формуле

кВт.ч (5)

кВт.ч

К методам контроля качества сварных швов относятся радиационный, ультразвуковая дефектоскопия, магнитопорошковый, капиллярный, течеискание.

Механизированная сварка в среде углекислого газа

Разработайте процесс механизированной сварки в среде углекислого газа балки из стали. Производство мелкосерийное. Укажите тип соединения, форму разделки кромок под сварку. Дайте эскиз сечения шва с указанием его размеров. Выберите марку и диаметр электродной проволоки. Подберите режим сварки. Укажите вылет электрода, род и полярность тока. По размерам шва подсчитайте массу наплавленного металла. Определите расход электродной проволоки с учетом потерь защитного газа, электроэнергии и время сварки балки. Укажите методы контроля качества сварного шва.

Марка стали Ст3пс ГОСТ 380-88

Тавровое соединение, форма разделки с двумя симметричными скосами одной кромки.

S=10 мм; dэ=1,4 мм; Iсв=300 А; Uд =32 В; вылет электрода 10 мм; расход газа 12 л/мин.

Выбираем марку электродной проволоки в зависимости от химического состава свариваемого материала и вида защитного газа. Марка Св-08Г2СЦ. Механизированную сварку в углекислом газе необходимо выполнять только на постоянном токе обратной полярности.

Скорость сварки Vсв, м/ч вычисляют по формуле (2). = 18 г/А.ч.

м/ч

Массу наплавленного металла Gн, г рассчитываем по формуле (3).

Время сварки t cв, ч изделия устанавливаем по формуле (4).

ч

Расход электродной проволоки с учетом потерь на угар металла и разбрызгивание составляет 5…10 % от массы наплавленного металла и равен 3538,1 г.

Расход защитного газа, идущего на сварку составляет 12.37,2=446,4 л.

Количество электроэнергии W, кВт.ч подсчитываем по формуле (5).

кВт.ч

К методам контроля качества сварных швов относятся радиационный, ультразвуковая дефектоскопия, магнитопорошковый, капиллярный, течеискание.

Автоматическая сварка под флюсом

Разработайте процесс автоматической сварки под слоем флюса балки из стали. Производство крупносерийное. Укажите тип соединения и форму разделки кромок под сварку. Дайте эскиз сечения шва с указанием его размеров. Выберите марку и диаметр электродной проволоки и флюса. Подберите режим сварки. По размерам шва подсчитайте массу наплавленного металла. Определите расход электродной проволоки и флюса с учетом потерь и электроэнергии, а также время сварки балки.

Марка стали Ст3пс ГОСТ 380-88

Тавровое соединение, форма разделки с двумя симметричными скосами одной кромки.

S=10 мм; dэ=4 мм; Iсв=600 А; Uд =34 В.

Выбираем марку электродной проволоки и флюса в зависимости от химического состава свариваемого материала. Марка флюса АН-60 , марка проволоки Св-08ГА.

Скорость сварки Vсв, м/ч вычисляют по формуле (2). = 14 г/А.ч.

м/ч

Массу наплавленного металла Gн, г рассчитываем по формуле (3).

Время сварки t cв, ч изделия устанавливаем по формуле (4).

ч

Расход электродной проволоки с учетом потерь на угар металла и разбрызгивание составляет 2…5 % от массы наплавленного металла и равен 3437 г.

Расход флюса равен массе наплавленного металла и составляет 3369,6 г.

Количество электроэнергии W, кВт.ч подсчитываем по формуле (5).

кВт.ч

Электроконтактная точечная сварка

Разработайте процесс электроконтактной точечной сварки балки из стали. Шаг точек t=5dm. Производство массовое. Укажите подготовку заготовок под сварку. По толщине свариваемых заготовок выберите тип машины и укажите ее технические данные. Рассчитайте площадь контактной поверхности электрода. По значениям j, А/мм2 и р, МН/м2 определите сварочный ток Iсв, А и усилие Р, МН, приложенное на электродах. Определите время сварки изделия. Начертите и опишите цикл точечной сварки. Укажите дефекты и причины их возникновения.

Марка стали Ст3пс ГОСТ 380-88

S1=2 мм; S2=3 мм; L= 1000 мм.

В зависимости от толщины свариваемых заготовок и их химического состава выбираем тип машины МТ-4017.

мощность 495 кВА

первичный ток 1300 кА

сварочный ток 40 кА

диапазон свариваемых толщин, мм из низкоуглеродистых сталейот 2,5 + 2,5 до 8 + 8

число сварок в минуту при сварке заготовок минимальной толщины70

Для расчета основных технологических параметров при точечной сварке определяем диаметр контактной поверхности электрода

dm=2S+3=7 мм

где S - толщина более тонкой заготовки.

Шаг точек t=5dm=5.7 = 35 мм.

Определяем площадь контактной поверхности

мм2

Для сварки приеним мягкий режим, характеризующийся большой продолжительностью времени сварки, плавным нагревом.

Сварочный ток Iсв, А определяем по формуле

где j - плотность тока, j=120 А/мм2.

А

Усилие Р, МН, приложенное на электродах, определяем по формуле

где р - давление, р=30 МН/мм2.

МН

Время сварки изделия определяем по формуле

 с

где tсв - время сварки одной точки, tсв=2,0с;

n - число точек на изделии, n=56.

с

Цикл контактной точечной сварки состоит из четырех стадий:

- сжатие свариваемых заготовок между электродами;

- включение тока и разогрев места контакта до температуры плавления, сопровождающийся образованием литого ядра точки;

- выключение тока и увеличение сжатия для улучшения структуры сварной точки;

- снятие усилия с электродов.

Рис 1. Циклограмма контактной точечной сварки

Дефекты и способы их устранения

отклонение по ширине и высоте шва - зачистка с подваркой и срубление излишка металла;

грубая чашуйчатость шва и наплывы - срубить или срезать наплыв, проверить нет ли в этом месте, заново варить шов;

наружная трещина - вырубка и последующая заварка дырок дефектов;

подрезка - зачистка;

не наплавленные углубления (картеры), неровность поверхности;

прожог - значительная заплавка дефектных участков;

деформация сварных конструкций - механическая правка;

пористость металла - пористые участки вырубить до основания металла и заварить вновь;

шлаковые включения - вырубка дефектов с последующей заваркой;

прогрев и пережог металла - удаление перегрева термической обработкой;

пережженные участки удаляют и заваривают вновь.

Газовая сварка

Разработайте процесс газовой сварки технологической трубы из стали. Производство единичное. Укажите тип соединения и форму разделки кромок под сварку. Дайте эскиз сечения шва с указанием его размеров. Определите характер пламени газовой сварки, тип горелки и ее мощность. Выберите марку и диаметр присадочной проволоки. Укажите состав флюса и способ сварки (левый или правый). По размерам шва определите массу наплавленного металла. Установите расход присадочной проволоки с учетом потерь, кислорода, ацетилена, карбида кальция и времени сварки. Укажите методы контроля качества сварного шва.

Марка стали Ст3пс ГОСТ 380-88

Стыковое соединение, форма разделки с отбортовкой кромок. S=4 мм.

При сварке низкоуглеродистых и низколегированных сталей используют нормальное пламя.

Способ сварки левый.

Расход ацетилена (мощность пламени) определяем по формуле

QA=(100…120).S=110.4=440 л/ч

Расход кислорода определяем по формуле

QК= QA.1,1=440.1,1=484 л/ч

Диаметр сварочной проволоки определяем по формуле

мм

Массу наплавленного металла Gн, г рассчитываем по формуле (3).

г

Расход присадочной проволоки с учетом потерь на угар металла и разбрызгивание определяем по формуле

г

Для приближенных расчетов воспользуемся формулами

Расход ацетилена QA=8.S=8.0,004=0,032 л/м шва;

Расход кислорода QК=9,5.S=9,5.0,004=0,038 л/м шва;

Расход проволоки Gпр=10.S=10.0,004=0,04 л/м шва;

Расход карбида кальция составляет 0,123 л/м шва.

Время сварки t cв, ч изделия устанавливаем по формуле

 мин

где k - коэффициент, зависящий от типа сварного соединения, вида шва и свариваемого металла, k=5.

мин

К методам контроля качества сварных швов относятся радиационный, ультразвуковая дефектоскопия, магнитопорошковый, капиллярный, течеискание.

Библиографический список

сварка сплав сталь дефект

1. Лахтин Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов. Учебник для вузов. М.: «Металлургия», 1983. - 360 с.

2. Дальский А.М., Арутюнова И.А., Барсукова Т.М. Технология конструкционных материалов. Учебник для машиностроительных специальностей вузов. М.: Машиностроение, 1985. - 448 с.

3. ГОСТ 7348-81 (СТ СЭВ 5728-86) Проволока из углеродистой стали для армирования предварительно напряженных железобетонных конструкций.

4. ГОСТ 4784-97 Алюминий и сплавы алюминиевые деформируемые. Марки.

5. ГОСТ 7293-85 Чугун с шаровидным графитом для отливок. Марки.

6. ГОСТ 4543-71 Прокат из легированной конструкционной стали. Технические условия.

7. ГОСТ 380-88 Сталь углеродистая обыкновенного качества. Марки.

8. Моцохин С.Б. Контроль качества сварных соединений и конструкций. Учебник для техникумов. М.: Стройиздат, 1985. - 232 с.

1. Размещено на www.allbest.ru