Министерство образования РФ
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Факультет Машиностроительный
Направление Технологические машины и оборудование
Кафедра Оборудование и технология
сварочного производства
Технологические основы сварки плавлением
Курсовая работа
Вариант 13
Студент _________________________ Каялов М.М.
подпись
_________________________
дата
Руководитель _________________________ Трущенко Е.А.
подпись
________________________
дата
Томск 2004
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ 3
Введение 4
МАТЕРИАЛ СВАРНОЙ КОНСТРУКЦИИ 5
1.1 Химические и физические свойства стали 20Х23Н18 5
1.2 Технологическая и металлургическая свариваемость стали 20Х23Н18 6
2 ХАРАКТЕРИСТИКА СПОСОБОВ СВАРКИ 7
2.1 Ручная дуговая сварка покрытыми электродами, достоинства и недостатки 7
2.2 Сварка под слоем флюса, преимущества и недостатки 9
2.3. Особенности сварки высоколегированной
жаростойкой стали 20Х23Н18 11
3 ВЫБОР СВАРОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ 13
3.1 Выбор сварочных материалов для ручной дуговой сварки покрытыми электродами 13
3.2 Выбор сварочных материалов для сварки под слоем флюса 16
4 ВЫБОР РЕЖИМОВ СВАРКИ 17
4.1 Выбор режима для ручной дуговой сварки покрытыми электродами 17
4.2 Выбор режима для сварки под слоем флюса 20
5 ВЫБОР ИСТОЧНИКОВ ПИТАНИЯ 24
5.1 Выбор источников питания для ручной дуговой сварки покрытыми электродами 24
5.2 Выбор источников питания для сварки под слоем флюса 25
6 Расход сварочных материалов 26
6.1 Расход сварочных материалов при ручной дуговой сварке покрытыми электродами 26
6.2 Расход сварочных материалов при сварке под слоем флюса 26
7 ТЕХНОЛОГИЯ СБОРКИ И СВАРКИ 27
7.1 Подготовительные операции 27
7.1 Технология сборки и сварки для ручной дуговой сварки покрытыми электродами 27
7.2 Технология сборки и сварки для сварки под слоем флюса 28
8 ДЕФОРМАЦИИ И НАПРЯЖЕНИЯ ПРИ СВАРКЕ И МЕТОДЫ БОРЬБЫ С НИМИ 29
9 ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ
СВАРОЧНЫХ РАБОТ 30
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 32
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 33
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Вариант – 13
Материал - сталь 20х23н18;
1. ручная дуговая сварка покрытыми электродами;
2. Сварка под слоем флюса;
обеспечить полное проплавление.
Рисунок 1 – Задание на курсовую работу
Введение
Технологические процессы сварки занимают ведущее место при производстве изделий, поскольку с их помощью изготавливают почти 70 % всех металлических деталей.
Большое разнообразие форм, размеров и материалов деталей обусловливает необходимость применения в производстве разных видов сварки.
Сварка открыла возможность улучшения технологии производства всевозможных машин, приборов, строительных конструкций. Она способствует автоматизации и механизации работ при их изготовлении. Применение автоматов, полуавтоматов и машин позволило значительно снизить трудоемкость сварочных техпроцессов.
Ручную дуговую сварку выполняют, как правило, металлическими электродами при питании дуги постоянным или переменным током.
Способами сварки без внешней защиты дуги и сваркой под флюсом выполняется большой объем сварочных и наплавочных работ. В сварке под слоем флюса источником тепла является дуга, горящая между электродом и основным металлом. Дуга погружена под слой гранулированного флюса.
Сварка под слоем флюса в основном автоматический или механизированный процесс. Вид автоматической сварки обеспечивает высокую производительность (до 40 кг в час) и качество сварного шва.
В данной работе мы рассмотрим основные характеристики используемого конструкционного материала, способов сварки, произведем подбор сварочных материалов, расчет и назначение режимов ручной дуговой сварки покрытыми электродами и дуговой сварки под флюсом, рассмотрим некоторые особенности технологии сборки и сварки на примере заданной сварной конструкции.
МАТЕРИАЛ СВАРНОЙ КОНСТРУКЦИИ
1.1 Химические и физические свойства стали 20х23н18
Таблица 1 - Химический состав стали 20Х23Н18 по ГОСТ 5632-72
С,% |
Si,% |
Mn,% |
Cr,% |
Ni,% |
Применение |
≤ 0,20 |
≤ 1,0 |
≤ 2,0 |
22,5÷25 |
17÷20 |
жаростойкая |
Данная марка стали относится к классу жаростойких (окалиностойких) высоколегированных аустенитных сталей, обладает высокой стойкостью против химического разрушения поверхности в газовых средах при температурах до 1100÷1150ºС. Обычно их используют для слабонагруженных деталей (нагревательные элементы, печная арматура, газопроводные системы и т.д.).
Легирующие элементы стали способствуют созданию прочных и плотных оксидов на поверхности деталей, предохраняющих металл от непосредственного контакта с агрессивной средой. После соответствующей термообработки данная сталь обладает высокими прочностными и пластическими свойствами, в отличие от углеродистых сталей при закалке приобретает повышенные пластические свойства (табл. 2).
Таблица 2 - Механические свойства стали 20Х23Н18
Термообработка |
σв, МПа |
σт, МПа |
δ,% |
закалка при 1050÷1100ºС, охлаждение на воздухе, в масле или воде |
500 |
200 |
35 |
1.2.Технологическая свариваемость стали 20х23н18
Свариваемость - свойство металла или сочетания металлов образовывать при установленной технологии сварки соединения, отвечающие требованиям, обусловленным конструкцией или эксплуатацией изделия.
Свариваемость рассматриваемой стали затрудняется многокомпонентностью ee состава и особыми условиями эксплуатации (жаростойкость). Одним из важнейших моментов при сварке этой стали является предупреждение образования горячих трещин, имеющих межкристаллитный характер. Горячие трещины могут возникнуть и в процессе термообработки, а также при эксплуатации при повышенных температурах. Образование горячих трещин характерно для крупнозернистой структуры металла шва, особенно для многослойных швов.
Ввиду высокого коэффициента теплового расширения при сварке высоколегированной стали наблюдается высокий уровень внутренней пластической деформации металла шва, в результате при сварке многослойных швов околошовная зона и нижние слои шва значительно упрочняются и охрупчиваются.
В процессе высокотемпературной эксплуатации происходит карбидное и интерметаллидное упрочнение металла шва и снижение его пластичности, ведущее совместно с высоким уровнем остаточных сварочных напряжений к локализации в околошовной зоне деформаций и трещинообразованию; предотвращение этого процесса достигается термообработкой - аустенизацией при температуре 1050÷1100ºС и последующим стабилизирующим отпуском при 750÷800ºС для снятия остаточных напряжений и самонаклепа, придания однородности металлу соединения.
Жаростойкость металла шва достигается максимальным приближением состава металла шва к основному, к таким соединениям предъявляются высокие требования к стойкости против межкристаллитной коррозии.