38

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «МАТИ» – Российский государственный технологический университет им. К.Э. Циолковского

Кафедра «Технология сварочного производства»

Курсовая работа

по дисциплине «Теория сварочных процессов»

на тему:

«Анализ свариваемости полуфабрикатов из магниевого сплава при дуговой сварке»

Студент группы 1ТСП-4ДС-101

Лапшин А.О.

Руководитель

Конкевич В.Ю.

Москва 2012 г.

1. Аналитический обзор литературы 3

1.1. Анализ физико-химических, теплофизических, механических свойств магниевых сплавов 3

1.1.1. Физические свойства магния 3

1.1.2. Классификация магниевых сплавов 5

1.2. Свариваемость магниевых сплавов 15

1.2.1.Современные представления о свариваемости металлов 15

1.2.2. Современные количественные методы оценки свариваемости 16

1.2.3 Общий анализ свариваемости сплавов на основе магния 18

2.1. Особенности свариваемости магниевых сплавов различными методами сварки 20

2.2. Влияние легирующих компонентов на свариваемость магниевых

сплав 23

2.3. Выбор присадочной проволоки для сварки магниевых сплавов 27

2.4. Подготовка поверхности 28

2.5. Рекомендованные позиции деталей из магниевого сплава при дуговой сварке 29

2.6. Анализ взаимодействия сварочной ванны магниевых сплавов

с газами 31

2.7. Анализ природы и механизма образования дефектов металлургического происхождения: пор, оксидных включений, горячих трещин 32

2.8. Термическая обработка 35

Вывод 36

Список литературы 37

1. Аналитический обзор литературы

1.1. Анализ физико-химических, теплофизических, механических свойств магниевых сплавов

1.1.1. Физические свойства магния

По распространённости в природе магний среди конструк­ционных металлов занимает третье место после алюминия и железа, но он долго не находил практического применения из-за трудности его извлечения из руд и довольно сложной технологии производства из него полуфабрикатов. Лишь в начале 1930-х гг. были решены основные металлургические проблемы производ­ства магния, и началось его промышленное освоение.

Судьбу магния как конструкционного материала решила авиационная техника. Магний отличается малой плотностью; он в 1,6 раза легче алюминия и в 4,5 раза легче железа.

Магниевые сплавы хорошо поглощают вибрацию, что имеет большое значение при их применении в авиации и ракетной технике. Удельная вибропрочность магниевых сплавов в ~ 100 раз больше, чем у дуралюминов, и в ~ 20 раз больше, чем у легированной стали. Магниевые сплавы превосходят алюминиевые сплавы и стали по удельной жёсткости при кручении и изгибе.

Однако магний и его сплавы имеют ряд недостатков, поскольку они значительно уступают алюминию по пластичности, технологичности, особенно при температурах, близких к комнатной и ниже её. Модуль нормальной упругости магния примерно в 1,5 раза меньше, чем у алюминия, и почти в 5 раз меньше, чем у стали. Коррозионная стойкость магния и его сплавов также ниже по сравнению с алюминием и сплавами на его основе.

Плотность магния при 20 °С составляет 1,74 г/см³. Магний плавится при 650 °С и кипит при 1107 °С, полиморфных модификаций не имеет и во всём интервале температур ниже точки плавления сохраняет г.п.у. решётку. Теплопроводность магния в 1,5 раза меньше, чем у алюминия, но больше, чем у стали. Коэффициенты линейного расширения магния и алюминия примерно одинаковы (при 25 °С — 2,6 • 10 ^-5 °С^-1). Электросопротивление магния почти вдвое больше, чем у алюминия.

Из-за гексагональной решётки магний при отрицательных и комнатных температурах обладает невысокой пластичностью, так как деформация металла, осуществляемая по механизму сдвига, происходит лишь по одной плоскости. При нагреве до 200-300 °С в магнии появляются ещё две плоскости скольжения и плоскость двойникования. В результате его пластичность возрастает.

Невысокая пластичность магния обусловливает также его плохую свариваемость и технологичность при обработке давлением.

Магний - химически активный металл. На воздухе при низ­ких температурах на его поверхности образуется аморфная оксидная плёнка сравнительно небольшой толщины (около 10 нм), но выше 475 °С скорость окисления магния резко возрастает. При нагреве на воздухе до 550-600 °С магний воспламеняется.

Оксидная плёнка, образующаяся на магнии, рыхлая, пористая, непрочная, не обладает защитными свойствами.

Плотность MgO (3,15 г/см³) значительно больше, чем магния. Соединение магния с кислородом нерастворимо в расплавленном металле и имеет температуру плавления (2800 °С) значительно выше, чем у металла (650 °С). Присутствие оксидов на поверхности сварочной манны препятствует сплавлению основного и присадочного металлов.

Чистый магний характеризуется невысокой прочностью и малой пластичностью: σ_в = 80-100 МПа; σ_0,2 = 21 МПа; δ = 6-10 %. По этой причине в промышленности в качестве конструкционно­го материала используются только сплавы на основе магния, прочностные свойства которых значительно выше.

Магний, как и алюминий, не образует непрерывных твёрдых растворов с другими металлами. Основные легирующие до­бавки, вводимые в магниевые сплавы, — Al, Zn, Mn. В некоторые сплавы в виде добавок вводят Се, Са, Be, а в новые сплавы - Zr, Nd, Y и Th. Примесями в магниевых сплавах являются Fe, Si, Си и щелочные металлы - Na и К.