Ответы на вопросы для защиты лабораторных работ по ТКМ / Сварка №3

Вопрос 1

Тепловая мощность, которая полезно используется при сварке, называется эффективной тепловой мощностью и рассчитывается по формуле: Q_ЭФ=ηUI, Дж/с, где η – коэффициент полезного использования тепловой энергии (η=0,75 при ручной дуговой сварке, η=0,85 при автоматической сварке под флюсом).

Тепловая энергия, вводимая в единицу длины сварного шва, называется погонной энергией и зависит от двух параметров: эффективной тепловой мощности и скорости сварки. Она подсчитывается по формуле: Q_ПОГ=Q_ЭФ/V_СВ, Дж/м, где Q_ПОГ – погонная энергия, Дж/м; Q_ЭФ – эффективная тепловая мощность, Дж/с; V_СВ – скорость сварки, м/с.

Вопрос 2

Причины возникновения напряжений в сварных конструкциях следующие:

• неравномерность нагрева металла,

• фазовые (структурные) превращения, происходящие в сварном шве и околошовной зоне.

Неравномерный нагрев и изменение объема металла вследствие температурного расширения, фазовых превращений, структурных превращений приводят к возникновению упругих и пластических деформаций. В результате пластических деформаций остаются напряжения, которые называются остаточными напряжениями. Это может привести как к короблению сварной конструкции, так и возникновению сварочных трещин.

Вопрос 3

Мерами по предотвращению возникновения напряжений и как следствие, деформаций являются следующие мероприятия:

Рациональное конструирование сварных соединений. Рабочие чертежи сварных конструкций следует разрабатывать с учетом мероприятий по уменьшению сварочных напряжений и деформаций. Для этого сварные соединения конструируют таким образом, чтобы объем наплавленного металла был минимальным.

Применение в конструкциях вместо сплошных швов прерывистые швы, если не требуется герметичность сварного соединения и его прочность.

Общий отпуск в термических печах (нагрев до 600..650^оС) и выдержки 3..4 часа.

Рациональный порядок наложения швов. При симметричном расположении сваривают последовательно противоположные швы. С целью уменьшения угловых деформаций следует применять двустороннюю сварку с Х-образной разделкой или ребра жесткости.

Выбор рациональных параметров режима сварки.

Вопрос 4

На рисунке представлена схема, отражающая кинетику изменения деформаций в испытуемой пластине. Процесс можно разделить на четыре этапа.

С момента начала наплавки валика металла на ребро пластины происходит прогрев верхних слоев пластины. В результате их расширения и удлинения пластина начинает прогибаться вверх. Вверх направлена и стрела прогиба f_СТ.

По мере распространения тепла в нижние слои пластины, а также по мере остывания верхней её части начинают действовать сжимающие деформации и напряжения и как следствие прогиб пластины начинает уменьшаться. Стрела прогиба направлена вниз.

На третьем этапе стрела прогиба направлена вниз, пластина к этому моменту выпрямилась, прогиб исчез.

На четвертом этапе стрела прогиба направлена вниз, пластина стала прогибаться вниз.

Вопрос 5

Причинами образования горячих трещин при сварке являются:

• деформации укорачивания;

• наличие жидких прослоек между зернами в процессе кристаллизации;

• большое количество вредных примесей (особенно серы и фосфора) в металле свариваемых заготовок;

• наличие в металле шва элементов, образующих химические соединения с низкой температурой затвердевания (хром, молибден, ванадий, вольфрам, титан), нарушающие связь между зернами;

• жесткое закрепление свариваемых заготовок или повышенная жесткость сварного узла, затрудняющая перемещение заготовок при остывании;

• неравномерность линейной и объемной усадок шва и основного металла при охлаждении.

Чаще всего холодные трещины возникают в переходной зоне вследствие неправильной техники сварки или неправильно выбранного присадочного материала, а также слишком быстрого охлаждения изделия после сварки.

Вопрос 6

Исходя из опытных данных (из графика) можно сделать следующие выводы:

• с ростом силы сварочного тока деформации увеличиваются;

• с ростом скорости сварки деформации снижаются;

• с ростом погонной энергии деформации увеличиваются.

Вопрос 7

При проведении двух опытов с одинаковыми значениями силы тока, но различными скоростями сварки и как следствие различной погонной энергией, большие деформации наблюдаются в опыте с большей энергией.

Таким образом, с ростом погонной энергии деформации увеличиваются.

Вопрос 8

На узкое ребро пластины толщиной 13 мм наплавляется валик металла (одним проходом) длиной 150мм. Исследуется влияние различных режимов сварки на кинетику изменения стрелы прогиба пластины. Линейное перемещение точки М пластины по вертикальной оси будем называть стрелой прогиба f_СТ.

В процессе проведения эксперимента, измеряется линейное перемещение нижней точки пластины М. Данные заносятся в журнал каждые 10 секунд.