11

ВВЕДЕНИЕ

Сваркой называется технологический процесс получения неразъемного соединения посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве, или пластической деформации, или совместном действии того и другого.

Для получения неразъемного соединения при сварке плавлением кромки металла свариваемых элементов (основной металл) и дополнительный металл (сварочная проволока и др.) в месте соединения расплавляются, самопроизвольно сливаются в общую, так называемую сварочную ванну, в которой происходят многие физико-химические процессы и устанавливаются металлические связи.

Сварка - один из наиболее широкого распространенных технологических процессов. С помощью сварки соединяются между собой различные металлы, пластмассы, стекла и разнородные материалы. Основное применение находит сварка металлов и сплавов при сооружении новых конструкций, ремонте различных изделий, машин и механизмов, создание двухслойных материалов. Прочность сварного соединения, в большинстве случаях, не уступает прочности целого металла.

Целью данной работы является: получение сварного соединения двух листов толщиной 10мм. Материал – Сталь 15.

1 Характеристика свариваемости стали

1. Состав и свойства стали

Сталь 15 - это сталь качественная, Данная сталь поставляется по

ГОСТ 1050-74

Механические свойства данной стали, представлены в таблице 1.

Таблица 1- Механические свойства стали 15

Механические свойства
Относительное поперечное сужение	Временное сопротивление в кг/мм2	Относительное удлинение в %	Предел текучести в кг/мм2
55	38.0	27	23

Химический состав стали 15 представлен в таблице 2.

Таблица 2- Химический состав стали 15

Химический состав
C, %	Si, %	Mn, %	P, %	S, %	Ni, %	Cr, %
0.12-0.19	0.17-0.37	0.35-0.65	0.04	0.04	0.25	0.25

В данной стали содержание углерода находится в пределах от 0.12% до 0.19%, то сталь 15 относится к классу низкоуглеродистых, [1,С.428].

2. Оценка свариваемости

Низкоуглеродистые стали относятся к разряду хорошосваривающихся металлов. Однако и для сталей этого класса технология сварки выбирается из условий обеспечения комплекса требований. Основным требованием является достижение равнопрочности сварного соединения с основным металлом и отсутствия дефектов в сварном соединении.

Для этого механические свойства металла шва, околошовной зоны и сварного соединения в целом должны быть не ниже минимальных свойств основного металла. В ряде случаев исходя из конкретных условий работы конструкции допускается снижение требований к отдельным показателям механических свойств сварного соединения по сравнению с требованиями, предъявляемыми к основному металлу.

При сварке низкоуглеродистой стали металл шва незначительно отличается по составу от основного металла.

Конструкции из низкоуглеродистой стали в некоторых случаях подвергаются термической обработке после сварки. Задача термической обработки обычно сводится к снятию сварочных напряжений или к выравниванию свойств и улучшению структуры отдельных участков сварного соединения (для этого проводят нормализацию – нагрев до температуры 920-940 ^◦C , остывание на воздухе с последующим высоким отпуском).

Низкоуглеродистая сталь сваривается практически всеми видами и способами сварки плавлением, [1,С.437].

Эквивалентное содержание углерода подсчитаем по формуле [2,С.203]

Химический эквивалент углерода:

C_х= C+Mn/6+Cr/5+V/5+Mo/4+Ni/15+Cu/13+P/2;

Согласно химическому составу стали 15 (таблица 1) химический эквивалент равен:

С_х =

Определим размерный эквивалент углерода:

C_р=0.005·S·C_x,

где S- толщина свариваемой стали, S= 10мм.

Таким образом,

С_р=

Следовательно, эквивалентное содержание углерода равно:

С_э=

Поскольку С_э оказалось меньше 0.45%, то предварительный подогрев для стали не нужен. Стали с эквивалентом по углероду более 0.45% склонны к образованию трещин при сварке, сталь 15 не склонна к образованию трещин.

2 ОПИСАНИЕ СПОСОБОВ СВАРКИ

Согласно заданию конструкцию необходимо сварить двумя способами сварки:

- ручной дуговой сваркой;

- автоматической сваркой под флюсом.

2.1 Характеристика ручной дуговой сварки

Ручная дуговая сварка покрытыми электродами является наиболее распространенным способом сварки низкоуглеродистых сталей.

К электроду и свариваемому изделию, для образования и поддержания сварочной дуги, от источников сварочного тока подводится постоянный или переменный сварочный ток. Дуга расплавляет металлический стержень электрода, его покрытие и основной металл. Расплавившийся металлический стержень электрода, в виде отдельных капель, покрытых шлаком, переходит в сварочную ванну. В сварочной ванне электродный металл смешивается с металлом изделия, а расплавленный шлак всплывает на поверхность. Кристаллизация металла сварочной ванны по мере удаления дуги приводит к образованию шва, соединяющего свариваемые детали.

К данному способу относятся такие достоинства как:

- простота и надежность оборудования;

- возможность сварки во всех пространственных положениях и условиях монтажа;

- возможность сварки различных материалов.

К недостаткам относятся:

- малая производительность;

- высокая квалификация сварщика при сварке ответственных сварных конструкций;

- применение защитных мер против световой и тепловой радиации дуги.

2.2 Характеристика автоматической сварки под флюсом

Сварка под флюсом в основном применяется как автоматический и полуавтоматический процесс одним плавящимся электродом.

Автоматическая и полуавтоматическая сварки под флюсом по объему выполняемых работ занимают второе место после сварки вручную покрытыми электродами.

Особенности сварки под флюсом:

- повышение производительности процесса по машинному времени в 6-12 раз, что даже при коэффициенте использования сварочной установки 0.5 дает возможность повысить производительность автоматической сварки под флюсом по сравнению со сваркой покрытым электродом вручную в 3-6 раз.

Повышение производительности достигается за счет использования больших токов и повышения плотности тока в электроде,[1,С.150].

- повышение качества сварного соединения за счет:

а) надежной защиты металла шва от воздействия кислорода и азота окружающего воздуха;

б) однородности металла шва по химическому составу;

в) улучшения формы шва и сохранения постоянства его размеров, что предопределяет меньшую вероятность образования непроваров, подрезов и других дефектов формирования;

г) отсутствия перерывов в процессе сварки, вызванных необходимостью смены электродов.

- уменьшение расхода электродного металла и электроэнергии;

- улучшение условий труда.

.