5 Расчёт химического состава и механических свойств металла шва

Степень легирования металла шва, с некоторой погрешностью, может быть установлена сопоставлением химического состава основного металла и металла наплавленного валика, определяемого по формуле [6, С.23]

R_ш = R₀·₀ + (1-₀)·R_э ± ΔR, (17)

где R_ш - содержание рассчитываемого элемента, %;

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

(1-₀) - доля участия электродного металла в металле шва, %;

R_э - содержание рассчитываемого элемента в металле, наплавленным данной маркой электродов, %;

₀ - доля участия основного металла в металле шва;

ΔR­- переход данного металла из покрытия или газа в шов

4.1 Расчет для шва, полученного сваркой неплавящимся вольфрамовым электродом

Определим долю участия основного металла в металле шва по формуле, [6, С.23]

(18)

где F_н - площадь сечения наплавленного металла согласно формуле [4, С.11]

, (19)

при этом ширину и высоту валика возьмём из таблицы 4.2 (е = 6 мм; g = 1 мм), тогда

F_пр - площадь сечения проплавленного металла, которая приближённо может быть определена по формуле

, (20)

при этом глубину проплавления (Н) примем равной толщине металла, в таком случае

.

Следовательно

₀ = 8,76 / ( 8,76 + 4,38) = 0,66.

Так как сварка производиться той же проволокой, что и неплавящимся электродом, то данные химического состава возьмём из таблицы 3.1.

Определяем химический состав металла шва для сварки неплавящимся вольфрамовым электродом в среде аргона

[C]: R_ш=0,12 0,67+(1-0,67) 0,08=0,11%

[Si]: R_ш=0,8 0,67+(1-0,67) 0,7=1,77%

[Mn]: R_ш=1,5 0,67+(1-0,67) 1,5=1,5 %

[Cr]: R_ш=18 0,67+(1-0.67) 19=18,33 %

[Ti]: R_ш=0,6 0,67+(1-0,67) 0,75=0,65 %

[Ni]: R_ш=10 0,67+(1-0,67) 9=9,67 %

[S]: R_ш=0.02 0,67+(1-0,67) 0,015=0,018 %

[P]: R_ш=0,035 0,67+(1-0,67) 0,03=0,033 %

Для определения механических характеристик наплавленного металла высокоуглеродистой стали не существует методик расчёта, поэтому следует воспользоваться данными, полученными опытным путём для сварки схожих по составу сталей. Эти данные представлены в таблице 5.1.

Таблица 5.1- Механические свойства швов, выполненных аргонодуговой сваркой на аустенитной стали

Материал	Проволока	Температура испытаний, °С	σт	σр	δ	ψ	ан, кгс·м/см2
			МПа		%
08Х18Н10Т	Св-05Х20Н9Г7Т	20	355	612	48	58	12,4

4.2 Расчет для шва, полученного сваркой плавящимся электродом

Определим долю участия основного металла в металле шва по формуле, [6, С.23]

где F_н - площадь сечения наплавленного металла (F_н = 6,42 мм²) ;

F_пр - площадь сечения проплавленного металла, которая с некоторой погрешностью может быть определена по формуле

мм², (21)

В таком случае

₀ = 12,56 / ( 12,56 + 6,42) = 0,66.

Для того чтобы определить химический состав наплавленного металла необходимо знать химический состав электродного металла, которым будет производиться сварка. Эти данные представлены в таблице 3.1.

Определяем химический состав металла шва для сварки плавящимся электродом в среде аргона, %:

[C]: R_ш=0,12 0,66+(1-0,66) 0,08=0,12%

[Si]: R_ш=0,8 0,66+(1-0,66) 0,7=1,77%

[Mn]: R_ш=1,5 0,66+(1-0,66) 1,5=1,5 %

[Cr]: R_ш=18 0,66+(1-0.66) 19=18,34 %

[Ti]: R_ш=0,6 0,66+(1-0,66) 0,75=0,65 %

[Ni]: R_ш=10 0,66+(1-0,66) 9=9,66 %

[S]: R_ш=0.02 0,66+(1-0,66) 0,015=0,018 %

[P]: R_ш=0,035 0,66+(1-0,66) 0,03=0,033 %

Для определения механических характеристик наплавленного металла высокоуглеродистой стали не существует методик расчёта, поэтому следует воспользоваться данными, полученными опытным путём для сварки схожих по составу сталей. Эти данные представлены в таблице 5.1.