Министерство образования Р.Ф.

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Факультет Машиностроительный

Направление Технологические машины и оборудование

Кафедра Оборудование и технология

сварочного производства

ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ

Курсовая работа

Студент _________________________ Коротких А.В.

подпись

_________________________

дата

Руководитель _________________________ Трущенко Е.А.

подпись

_________________________

дата

Томск 2004

ЗАДАНИЕ

Вариант 9.

Материал 12Х18Н10Т.

1. Сварка в среде защитного газа неплавящимся электродом (С2)

2. Сварка в среде защитного газа плавящимся электродом (С2)

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 широко распространенных технологических процессов. С помощью сварки соединяют 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. Сварить можно металлы любой толщины. Прочность сварного соединения, в большинстве случаях, не уступает прочности целого металла. Сварку можно выполнять на земле и под водой, в любых пространственных положениях. Возможно, выполнить сварку в космосе.

Целью инженера-технолога является получение сварного соединения, которое по своим технологическим, механическим и эксплуатационным свойствам было идентично свойствам основного металла. Залогом успеха в решении этой задачи является правильный выбор способа сварки, сварочного оборудования и материалов, технологии процесса сварки. Под технологией сварки понимается подбор величин сварочного тока, напряжения на дуге, скорость сварки, скорость подачи электродной проволоки, вылет электрода и т.д., необходимых для правильного протекания процесса.

В данной курсовой работе стоит задача: получение сварного соединения двух листов толщиной 2 мм, из материала Сталь 12Х18Н9Т.

1 Характеристика материала и его свариваемости

1. Материал сварной конструкции

Существующие аустенитные высоколегированные стали и сплавы различают по содержанию основных легирующих элементов — хрома и никеля и по составу основы сплава. Высоколегированными аустенитными сталями считают сплавы на основе железа, легированные различными элементами в количестве до 55%, в которых содержание основных легирующих элементов — хрома и никеля обычно, где выше 15 и 7% соответственно. К аустенитным сплавам относят железоникелевые сплавы с содержанием железа и никеля более 65% при отношении никеля к же­лезу 1 : 1,5 и никелевые сплавы с содержанием никеля не менее 55%

Сталь 12Х18Н10Т относиться к аустенитным сталям. Применяется как корозионно-стойкий, а так же как жаропрочный материал. По системе легирования материал относится к хромоникелевым сталям. Из данной стали изготавливают тонколистовой прокат по ГОСТ 5582-75, а так как по заданию требуются листы толщиной 2мм, то следует рассмотреть механические свойства этого проката (таблица 1.1).

Таблица 1.1- Механические характеристики проката из стали 12Х18Н10Т

Марка стали	σВ,Н/мм2	σт ,Н/мм2	δ, %
	Не менее
12Х18Н10Т	530	205	40

Химический состав стали по ГОСТ 5632 указан в таблице 1.2

Таблица 1.2- Массовая доля элементов стали 35ХГСА, %.

C	Si	Mn	Cr	Ti	Ni	S	P
≤0.12	≤0.80	1.00-2.00	17.00-20.00	5С-0.70	9.0-11.0	≤0.020	≤0.035

1.2 Оценка технологической свариваемости

Главной и общей особенностью сварки является склон­ность к образованию в шве и околошовной зоне горячих трещин, имеющих межкристаллитный характер. Они могут наблюдаться как в виде мельчайших микро­надрывов, так и видимых трещин. Горячие трещины могут возникнуть и при термической обработке или работе конструкции при повышенных температурах. Образование горячих трещин связано с формированием при сварке крупнозер­нистой макроструктуры, особенно выраженной в многослойных швах, когда кристаллы последующего слоя продолжают кристаллы предыдущего слоя, и нали­чием напряжений усадки.

Кроме сложности получения на аустенитных высоколегированных сталях и сплавах швов без горячих трещин, имеются и другие особенности сварки, обус­ловленные особенностями их использования. К сварным соединениям жаропроч­ных сталей предъявляется требование сохранения в течение длительного времени высоких механических свойств при повышенных температурах. Большие скорости охлаждения при сварке приводят к фиксации неравновесных структур в металле шва. В процессе эксплуатации при температурах выше 350° С в результате диффузионных процессов в стали появляются новые структурные составляющие, приводящие к снижению пластических свойств металла шва. Термическое ста­рение при 350—500° С вызывает появление «475-градусной хрупкости», а при 500—650° С приводит к выпадению карбидов и одновременно к образованию σ-фазы. Выдержка при 700—850° С интенсифицирует образование σ-фазы с соот­ветствующим сильным охрупчиванием металла при более низких температурах и снижением прочности при высоких температурах. При этом возрастает роль и интерметаллидного упрочнения. В процессах теплового старения аустенитных сталей ведущее место занимают процессы карбидного и интерметаллидного упрочнения, поэтому для уменьшения склонности сварных соединений жаростой­ких и жаропрочных сталей к охрупчиванию в результате выпадения карбидов эффективно снижать содержание углерода в основном металле и металле шва.

Высоколегированные аустенитные стали и сплавы наиболее часто исполь­зуют как коррозионно-стойкие. Основным требованием, которое предъявляется к сварным соединениям, является стойкость к различным видам коррозии. Межкристаллитная коррозия может развиваться как в металле шва, так и в основном металле у линий сплавления (ножевая коррозия) или на некотором удалении от шва. Механизм развития этих видов коррозии одинаков, однако причины возникновения различны.

Эквивалентное содержание углерода подсчитываем по формуле [1,С.203]

С_э = С+Mn/6+Cr/5+V/5+Mo/4+Ni/15+Cu/13+Р/2 (1)

где C, Mn, Cr, V, Mo, Ni, Cu, P- процентное содержание легирующих элементов в металле шва.

С_э=0,35+1,0/6+1,2/5+0,25/15=0,77%.

Стали с эквивалентом по углероду более 0,45% склонны к образованию трещин при сварке. Однако предварительный и сопутствующий подогрев кромок, рекомендуемый при сварке жаропрочных сталей и сплавов, при сварке коррозионностойких сталей из-за снижения коррозионной стойкости соединения нежелателен. Подогрев может быть допущен только в случае последующей закалки или стабилизации изделия.