Сварка плавлением и давлением / Трущенко / Сталь10 тавровое(РДС, в защ. газе) / Хим состав

1.6 Расчёт химического состава шва, физических характеристик

металла шва

Степень легирования металла шва, с некоторой погрешностью, может быть установлена сопоставлением химического состава основного металла и металла наплавленного валика, определяемого по формуле:

R_ш=R₀* + (1-)*R_э∆R, (21)

где R_ш – содержание рассчитываемого элемента, %;

R₀ – содержание того же элемента в основном металле, %;

(1-) – доля участия электродного металла в металле шва, %;

R_э – содержание рассчитываемого элемента в металле,

наплавленным данной маркой электродов или сварочной проволоки, %;

 - доля участия основного металла в металле шва.

1.6.1Для ручной дуговой сварки покрытыми электродами.

=F_пр/(F_пр+F_н) (22)

=83/(60+83)=0,58

Определяем химический состав для сварки покрытыми электродами, %:

[C]: R_ш=0,1 0,58+(1-0,58) 0,1=0,1%

[Cr]: R_ш=0,15 0,58+(1-0, 58) 0=0,087 %

[Si]: R_ш=0,2 0,58+(1-0,58) 0,2=0,2%

[Mn: R_ш=0,4 0,58+(1-0,58) 0,6=0,49 %

[S]: R_ш=0,02 058+(1-0,58) 0,02=0,02 %

[P]: R_ш=0,02 0,58+(1-0,58) 0,02=0,02 %

Определение механических характеристик для сварки покрытыми электродами:

Определим скорость охлаждения металла :

, (31)

где Т₀ – начальная температура изделия, ⁰С.

λ - коэффициент теплопроводности, Дж/cм·c·град ;

для низкоуглеродистых сталей λ = 0,39 Дж/cм·c·град;

Т = 500⁰С;

q - эффективная тепловая мощность;

w – безразмерный критерий процесса охлаждения, который зависит от свойств свариваемого металла и условий сварки, выраженных через безразмерную величину 1/θ, определяемую по формуле

1/θ = (2q/V_св)/[πδ²cρ(T – T₀)], (32)

где - объемная теплоемкость Дж/см3·град;

для низкоуглеродистых сталей = 4,9 Дж/см3·град.

Безразмерный критерий процесса охлаждения определяется по номограмме [3, стр. 317, рис. VII.4] в зависимости от 1/θ.

Разделка швов меняет условия распространения тепла в металле по сравнению с наплавкой или сваркой встык за один проход. Поэтому для расчетов скоростей охлаждения Н. Н. Рыкалиным рекомендовано в расчетные формулы (31) и (32) вводить поправочные коэффициенты, приведенные в [3, стр. 317, табл. VII.I]. При сварке 1-го слоя тавровых соединений (q/V)_расч = 2/3(q/V).

При ручной дуговой сварке

1/θ = (2·(2/3)·6240/0,23)/[3,14·1,4²·4,9·(500 – 25)] = 2,52;

По номограмме w = 0,167;

Тогда ω_охл = - 0,167·2·3,14·0,39·(500 – 25)²/[(2/3)6240/0,23] = 5,1 ⁰С/c.

Рисунок 8 – Изменение относительных характеристик механических свойств металла

шва в зависимости от скорости его охлаждения

Из рисунка 8

f( _т) = 1,25;

f( _в) = 1,1;

_тш = f( _т)· _то = 1,25·205 = 256,2 мПа;

_вш = f( _в)· _во = 1,1·330 = 363 мПа.

для относительного удлинения шва :

δ_ш =0.43 _ш,

δ_ш =0,43 53,9=23,17

для относительного поперечного сужения :

ψ_ш=f()₀,

ψ_ш=0,98 55=53,9

1.6.2Для механизированной сварки в

защитном газе (СО₂)

=F_пр/(F_пр+F_н), (29)

= =0,75

Определяем химический состав для сварки в CO₂:

[C]: R_ш=0,1 0,75+(1-0,75) 0,14=0,12 %

[Cr]: R_ш=0,15 0,75+(1-0,75) 0,2=0,175 %

[Si]: R_ш=0,2 0,75+(1-0,75) 0,7=0,45%

[Mn: R_ш=0,4 0,75+(1-0,75) 0,15=0,3%

[S]: R_ш=0,02 0,75 +(1-0,75) 0,02=0,02 %

[P]: R_ш=0,02 0,75+(1-0,75) 0,02=0,02 %

Определение механических характеристик для сварки в CO₂:

Определим скорость охлаждения металла :

W= 2 c , (30)

где: -коэффициент теплопроводности , для низкоуглеродистых сталей λ = 0,39 Дж/cм·c·град

с-обьёмная теплоёмкость, сp=4,9

-толщина металла, δ=10мм

g-погонная энергия, g=22,9 кДж/см

Т₀-начальная температура металла, принимаемая 20 ⁰С

W=14,9 ⁰C/с

Данную величину подставим в рисунок 8 и получим значения относительных характеристик, затем произведём расчёт характеристик:

для предела прочности шва, МПа

σ_в.ш =f(_в)_в,0, (31)

σ_в.ш =1.38 330=455 МПа

для относительного удлинения шва:

δ_ш =0.43 _ш, (32)

δ_ш =0,43 46,75=20,1

для предела текучести шва:

σ_т.ш=f(_т)_т,0, (33)

σ_т.ш=1,6 205=328МПа

для относительного поперечного сужения :

ψ_ш=f()₀, (34)

ψ_ш=0,85 _ш=46,75