1.2 Материал изделия

В данной курсовой работе материалом для изготовления изделия является низкоуглеродистая низколегированная конструкционная сталь 15ХСНД. Низколегированными называются стали, содержащие не более 0.22% углерода и сравнительно небольшое количество недефицитных легирующих элементов: до 0.7% Mn, до 0.7% Si, до 0.9% Cr, а так же до 0.6% Ni, до 0.4% Cu, и других порознь или совместно. Суммарное содержание легирующих элементов в этих сталях обычно не превышает 4.0%, а углерода 0.25%. Введение меди и никеля увеличивает коррозионную стойкость стали в атмосферных условиях и понижает порог хладноломкости. Кремний является хорошим раскислителем.

Таблица 1. –Химический состав стали 15ХСНД (ГОСТ 19281-73).

Химический элемент	%
Кремний (Si)	0.4-0.7
Углерод (С)	0.15
Медь (Cu)	0.2-0.4
Мышьяк (As), не более	0.08
Марганец (Mn)	0.4-0.7
Никель (Ni)	0.3-0.6
Фосфор (P), не более	0.035
Хром (Cr)	0.6-0.9
Азот (N), не более	0.008
Сера (S), не более	0.040

Базовый химический состав для стали 15ХСНД приведен в таблице 1. Согласно ГОСТ 19281-73 массовая доля фосфора в стали должна быть не более 0.035%, серы – не более 0.040%. Массовые доли азота в стали не более 0.008% , мышьяка – не более 0.08%.

Прокат изготавливают в горячекатаном, термообработанном состоянии или после контролируемой прокатки в соответствии с заказом.

Поверхность, требования к кромкам и концам проката должны соответствовать ГОСТ 14637-79 (для листового проката).

По форме, размерам и предельным отклонениям листовой прокат должен соответствовать ГОСТ 19903-74.

Механические свойства стали приведены в таблицах 2 и 3 (ГОСТ 19281-73).

Таблица 2 - Механические свойства листового проката стали класса прочности 345 (15ХСНД)

Термообработка, состояние поставки	Сечение, мм	0,2, МПа	B, МПа	5, %
Листы и полосы в состоянии поставки (образцы поперечные)	<32	345	490	21

где _0,2 – предел текучести; σ_В – предел прочности; δ₅ – относительное удлинение.

Таблица 3 - Ударная вязкость толстолистового и широкополосного универсального проката из стали 15ХСНД. Ударная вязкость, KCU, Дж/см²

Состояние поставки, термообработка	-40	-70
Листы и полосы (образцы поперечные) сечением 10-32 мм	29	29

2 Выбор способа сварки и сварочного оборудования

2.1 Технологическая свариваемость металла сварной конструкции

Свариваемость – характеристика металла, определяющая его пригодность к образованию, при рациональном технологическом процессе, сварного соединения. Свариваемость оценивается путем сопоставления свойств сварных соединений с одноименными свойствами основного металла [3, стр. 129].

Для получения нормальной работоспособности сварных соединений свариваемость необходимо оценивать исходя из следующих положений [4, стр. 20]:

1)Получение сварного бездефектного соединения, а особенно без холодных и горячих трещин.

2)Получение микроструктуры, прочности и вязкости сварного соединения, обеспечивающих надежность в эксплуатации в заданных температурных условиях.

3)Необходимость принятия специальных технологических мер при сварке (подогрев, регулирование погонной энергии и др.).

4)Необходимость проведения термообработки.

Низкоуглеродистые низколегированные стали хорошо свариваются. Это значит, что они не образуют при сварке холодных и горячих трещин. Горячие трещины образуются в шве в процессе кристаллизации, холодные – в результате мартенситного превращения. Свойства сварного соединения и участков, прилегающих к нему (зоны термического влияния), близки к свойствам основного металла.

Для примерной оценки свариваемости низколегированных низкоуглеродистых сталей можно пользоваться, так называемым, показателем эквивалента углерода:

, 1

где C, Mn, Cr, Mo, V, Ni, Cu – содержание в стали углерода, марганца, хрома, молибдена, ванадия, никеля и меди соответственно, % [2, стр. 262].

.

Чем ниже эквивалент углерода, тем лучше свариваемость. Для строительных сталей С_экв= 0.45 0.48. Сталь 15ХСНД имеет С_экв= 0.45, то есть обладает хорошей свариваемостью. Стали с содержанием до 0.2% С имеют высокую критическую скорость охлаждения при закалке, поэтому после сварки в наплавленном металле и зоне термического влияния не образуются структуры подкалки. Прилегающие к кромкам участки изделия необходимо подогревать при сварке толщин более 35 40 мм и если сварка ведется при температурах ниже -10°С. Но в нашем случае этого не требуется. Низкоуглеродистые низколегированные стали свариваются практически любыми способами сварки: ручной дуговой сваркой, автоматической дуговой сваркой, сваркой под слоем флюса, электрошлаковой сваркой.