СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………..4
1. Характеристика материала изделия и оценка его свариваемости…………..5
2. Выбор сварочных материалов…………………………………………………9
3. Расчет и выбор режимов сварки……………………………………………..13
4. Выбор сварочного оборудования…………………………………………….20
5. Расчет расхода сварочных материалов………………………………………23
6. Расчет расхода электроэнергии………………………………………………27
7. Технология сборки и сварки………………………………………………….28
8. Технологические рекомендации по повышению стойкости
сварных соединений к поро – и трещинообразованию…………………….29
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК…………………………………………………………...30
ВВЕДЕНИЕ
Дуговая сварка занимает ведущее место в сварочном производстве. Повышения качества и производительности при изготовлении сварных конструкций можно достичь как путем совершенствования и разработки новых техпроцессов дуговой сварки, так и в результате роста уровней механизации и автоматизации сварочных работ. Важная роль в этом принадлежит разработке и освоению в производстве оборудования, отвечающего современным требованиям.
Все время развиваясь и совершенствуясь, ручная дуговая сварка не утратила своего ведущего положения и в настоящее время.
Освоена сварка специальных сталей, цветных и легких металлов. Для этих условий достигнута равнопрочность сварного соединения с основным металлом.
В конце 40-х годов получил промышленное применение способ РДС в защитных газах. Газ для защиты зоны сварки впервые использовал американский ученый А. Александр в 1928 г. Использование дешевых защитных газов, улучшение качества сварки и повышение производительности процесса обеспечили широкое применение этого способа главным образом при полуавтоматической сварке в СО2 различной конструкции. Электрическая сварка плавлением достигла высокого уровня развития и стала ведущим техпроцессом, позволяющим создавать конструкции для всех без исключения отраслей промышленности из любых практически применяющихся металлов и сплавов различной толщины.
-
Характеристика материала изделия и оценка его свариваемости
Под технологической свариваемостью понимают способность металлов образовывать прочные соединения без существенного ухудшения их технических свойств в самом соединении и в прилегающей к нему околошовной зоне. Свариваемость является переменным свойством материала. С усовершенствованием технологий и оборудования можно улучшить свариваемость материалов.
Сталь 15Х1МФ - сталь хромомолибденовая. С повышением содержания Мо повышаются прочностные свойства стали. Химический состав и механические свойства стали приведены в табл.1.1 и табл.1.2.
Таблица 1.1- Химический состав стали 15Х1МФ
|
сталь |
С,% |
Мn,% |
Si,% |
Сr,% |
Мо,% |
V,% |
S |
P |
|
не более |
||||||||
|
15Х1МФ |
0,1-0,16 |
0,4-0,7 |
0,17-0,37 |
1,1-1,4 |
0,9-1,1 |
0,2-0,35 |
0,025 |
0,025 |
Таблица 1.2- Механические свойства стали 15Х1МФ
|
Сталь |
σт,
Н/мм |
σв,
Н/мм |
δ,% |
Ψ,% |
ан,
Нм/см |
НВ |
Оптимальная обработка |
|
15Х1МФ |
473 |
653 |
25,7 |
67,7 |
174 |
175 |
Нормализация при 1020-1050ºС, отпуск при 730-760ºС |
Это низколегированная теплоустойчивая сталь, она обладает повышенной прочностью при высоких температурах и при длительных постоянных нагрузках, а также достаточной жаростойкостью. Прочность при высоких температурах, кроме обычных характеристик (временное сопротивление, предел текучести и др.), оценивается особыми критериями механической прочности в нагретом состоянии. В большинстве случаев жаропрочность определяется величиной предела ползучести и длительной
прочностью.
Ползучестью называют способность нагретого до определенной температуры металла постепенно пластически деформироваться (ползти или течь) под воздействием длительных постоянных нагрузок.
Жаростойкость представляет собой способность металлов противостоять химическому разрушению в атмосфере воздуха и коррозионных средах при высоких температурах.
Для повышения жаростойкости стали в её состав вводят легирующие элементы (Мо, W, V), энергично повышающие температуру разупрочнения стали при нагреве. Для обеспечения жаростойкости жаропрочных сталей в их состав вводят хром, образующий плотную защитную плёнку на поверхности металла.
Основным показателем, характеризующим склонность стали к образованию холодных трещин, является эквивалент углерода.
Расчет эквивалента углерода выполняется по следующей формуле:
где: символы элементов и их содержание приведены в процентах.
Рассчитаем эквивалент углерода для стали 15Х1МФ
.
Так как Сэкв ≥ 0,45%, то при сварке становится возможным образования закалочных структур в металле сварного соединения, что в случае насыщения металла водородом и высоких сварочных напряжений может привести к образованию холодных трещин. Поэтому данная сталь нуждается в подогреве. Подогрев обеспечивает снижение скорости охлаждение металла шва и околошовной зоны, что оказывает решающее влияние на образование их конечных структур и свойств при сварке закаливающихся сталей. Конкретное значение температуры подогрева рассчитывается с учётом толщины металла:
,
где: δ - толщина металла, мм.
Полный эквивалент углерода составит:
;
.
Сталь
10ХСНД - низколегированная низкоуглеродистая
конструкционная сталь, так как содержание
легирующих элементов в стали менее 5 %.
Относится к хорошо свариваемым сталям.
Сталь 10ХСНД в зависимости от вводимых в нее легирующих элементов относится к хромокремненикелемеднистой. Наличие мартенсита в стали повышает ударную вязкость и хладноломкость, обеспечивая хорошую свариваемость, а также позволяет получить сварные соединения, более высокой прочности при знакопеременных и ударных нагрузках. Легирование стали медью с никелем способствует повышению коррозийных свойств стали, то есть повышает стойкость стали к коррозии.
Снижение содержания углерода в стали обеспечивает более высокое пластические свойства при снижении прочностных свойств. Прочность стали повышается за счет легирующих элементов вводимых в сталь. Химический состав и механические свойства стали приведены в табл.1.3 и табл.1.4.
Таблица 1.3 - Химический состав стали 10ХСНД
|
сталь |
С,% |
Мn,% |
Si,% |
Сr,% |
Ni,% |
Cu,% |
S |
P |
|
не более |
||||||||
|
10ХСНД |
≤ 0,12 |
0,5-0,8 |
0,8-1,1 |
0,6-0,9 |
0,5-0,8 |
0,4-0,05 |
0,04 |
0,035 |
Таблица 1.4 - Механические свойства стали 10ХСНД
|
Сталь |
σт,
Н/мм |
σв,
Н/мм |
δ,% |
Ψ,% |
ан,
Нм/см |
НВ |
Оптимальная обработка |
|
10ХСНД |
473 |
653 |
25,7 |
67,7 |
174 |
175 |
Нормализация при 1020-1050ºС, отпуск при 730-760ºС |
Рассчитаем эквивалент углерода для стали 10ХСНД:
Так
как Сэкв ≥ 0,45%, то при сварке это может
привести к образованию холодных трещин.
Поэтому сварку производить необходимо с подогревом.
Температура подогрева рассчитывается с учётом толщины металла:
где: δ – толщина металла, мм.
Полный эквивалент углерода составит:
.
.
Сталь 15Г2АФ - низколегированная низкоуглеродистая сталь на основе нитридного упрочнения с ванадием и азотом. Хорошо сваривается. Этому способствует ограниченная склонность к росту зерна и низкое содержание углерода и легирующих элементов. Всё это уменьшает закаливаемость в околошовной зоне и склонность к образованию трещин в сварных соединениях. Химический состав и механические свойства стали приведены в табл.1.5 и табл.1.6.
Таблица 1.5- Химический состав стали 15Г2АФ
|
сталь |
С,% |
Мn,% |
Si,% |
Сr,% |
Ni,% |
V,% |
N,% |
S,% |
Cu,% |
S |
P |
|
не более |
|||||||||||
|
15Г2АФ |
0,12-0,18 |
1,3-1,7 |
0,17-0,37 |
≤0,3 |
≤0,3 |
0,08-0,15 |
0,015-0,03 |
0,04 |
≤0,3 |
0,04 |
0,035 |
Таблица 1.6- Механические свойства стали 15Г2АФ
|
Сталь |
σт,
Н/мм |
σв,
Н/мм |
δ,% |
Ψ,% |
ан,
Нм/см |
НВ |
Оптимальная обработка |
|
15Г2АФ |
473 |
653 |
25,7 |
67,7 |
174 |
175 |
Нормализация при 1020-1050ºС, отпуск при 730-760ºС |
Рассчитаем эквивалент углерода для стали 15Г2АФ:
Так как Сэкв ≥ 0,45%, то при сварке это может привести к образованию холодных трещин.
Поэтому сварку производить необходимо с подогревом.
Температуры подогрева рассчитывается с учётом толщины металла:
где: δ-толщина металла, мм.
Полный эквивалент углерода составит:
.
.
