2 . Строение сварного соединения

Зона наплавленного металла представляет собой перемешанный в жидком состоянии с основным металлом материал электрода или присадочной проволоки.

Зона сплавления — это слой основного металла толщиной 0,1...0,4 мм с частично оплавленными зернами. Перегрев металла в этой зоне приводит к образованию, игольчатой структуры, отличающейся хрупкостью и пониженной прочностью, и оказывает значительное влияние на свойства соединения в целом.

Зона термического влияния состоит из четырех участков (1...4), различающихся структурой. Участок перегрева 1 — область основного металла, нагретого до 1100...1450 °С и имеющего крупнозернистую структуру с площадью поверхности зерна, до 12 раз превышающую площадь исходных зерен. Перегрев снижает механические свойства металла, главным образом пластичность и вязкость. Разрушение сварного соединения обычно происходит по этому участку, ширина которого достигает 3...4 мм.

Участок нормализации 2 — область основного металла, нагретого до 900... 1100 °С. Благодаря мелкозернистой структуре механические свойства металла на этом участке выше по сравнению с основным металлом. Ширина участка составляет 1...4 мм.

Участок неполной перекристаллизации 3 — область основного металла, нагретого до 725...900 °С; состоит из мелких и крупных зерен. Неравномерное кристаллическое строение приводит к снижению механических свойств.

Участок рекристаллизации 4 — область основного металла, нагретого до 450...725 °С. При этих температурах происходит восстановление формы зерен, деформированных в результате предыдущего механического воздействия (при прокатке, штамповке и др.). Ширина зоны термического влияния зависит от удельной энергии ез, введенной в заготовку, и вида сварки (например, при ручной дуговой сварке качественными электродами она составляет 5...7 мм).

Зона основного металла условно начинается от границы с температурой 450 °С. Структура при температурах ниже 450 °С не отличается от структуры исходного металла, однако сталь, нагретая до температур 200...400 °С, обладает худшими механическими свойствами, что объясняется выпадением по границам зерен оксидов и нитридов, ослабляющим связь между зернами. Это явление, вызывающее понижение пластичности и ударной вязкости при одновременном повышении прочности металла, называется синеломкостью (характерны синие цвета побежалости).

БИЛЕТ 26

1. Резаки для резки металлов

Резак состоит из: наружного мундштука, внутреннего мундштука, трубки подачи режущего кислорода, вентиля режущего кислорода, вентиля подогревающего кислорода, вентиля горючего газа, смесительной камеры, инжектора, корпуса и ствола.

Принцип работы резака: кислород из баллона поступает в резак через ниппель и в корпусе идет по двум каналам. Часть газа, проходя через вентиль, поступает в инжектор. Выходя из инжектора с большой скоростью, струя кислорода создает разрежение и подсасывает ацетилен. В результате в камере получается горючая смесь, которая проходя через сопла мундштука, сгорает, создавая подогревающее пламя.

Данный резак может стать хорошей инвестицией в свой труд, если вы имеете банковские вклады и не знаете куда их вложить.

Перед резкой изделие следует уложить на подпорки так, чтобы высота свободного пространства составляла не менее 300 мм. Расстояние между резаком и поверхностью разрезаемого металла нужно увеличить до 50 мм для уменьшения нагрева мундштука и вероятности засорения его выходных каналов. До начала резки следует хорошо прогреть нижние слои разрезаемого металла, для чего мундштук должен не более чем на 1/3 своего диаметра находиться над кромкой. Для увеличения длины факела резку производят науглероживающим плавлением. Первым открывают вентиль подогревающего кислорода, затем вентиль горючего газа. Зажигают подогревающее пламя и нагревают металл до температуры горения в кислороде, после чего открывают вентиль режущего кислорода. После окончания резки резак закрывают в обратной последовательности.

Предложенная новая конструкция многосплавового мундштука с удлиненной формой позволяет сохранять цилиндрическую форму струи режущего кислорода, а также обеспечивать пульсирующую подачу его в зону резки. Кроме того, предложенная форма трубки режущего кислорода увеличивает кинетическую энергию режущей струи, что позволяет исключить отставания в нижних слоях реза.

Использование флюса при резке позволяет увеличить температуру в зоне резки, что обеспечивает качественную резку не только стали, но и чугуна и цветных металлов.

2. Свариваемость сталей

В зависимости от химического состава сталей их подверженность сварке различна. Одни стали дают равнопрочные основному металлу сварные соединения, другие склонны к образованию сварных швов низкого качества. Поэтому при их сварке необходимы специальные технологические меры и последующая термическая обработка. Под свариваемостью понимают способность металлов образовывать высококачественное сварное соединение при определенных технологических условиях. Наибольшее влияние на свариваемость оказывают такие элементы, как углерод, марганец, кремний, хром, никель, молибден и другие.

Примеси, присутствующие в стали делят на четыре группы:

• постоянные-марганец, кремний, фосфор и сера, если их содержание находится в пределах: до 0,8% Mn; до 0,4% Si; до 0,05% Р и до 0,05% S;

• скрытые - азот, кислород, водород, присутствующие в любой стали, в очень малых количествах (тысячные доли процента);

• случайные - например, мышьяк, свинец, медь и др., попадающие в сталь из-за того, что они содержатся в рудах или шихтовых материалах данного географического района или связаны с определенным технологическим процессом производства стали;

• специальные (легирующие элементы) - их вводят в состав стали для получения нужных по условиям службы деталей свойств стали. В этом случае сталь называют легированной.

Если сталь имеет в своем составе только Fе, С и некоторое количество постоянной примеси, то такую сталь называют углеродистой.

Классификация сталей по свариваемости:

1. Свариваются без особых ограничений, независимо от толщины металла, температуры окружающего воздуха и жесткости изделия, в широком интервале режимов сварки.

2. Свариваются с ограничениями по температуре окружающего воздуха (не ниже -5⁰ С), толщине (не менее 20 мм) и жесткости, при правильно выбранном режиме сварки.

3. Свариваются с предварительным или сопутствующим подогревом до 100..250⁰ С.

4. Свариваются с подогревом или последующей термообработкой сварного изделия.

БИЛЕТ 27

1. Сварка балочных конструкций

Балки широко применяют в конструкциях гражданских и промышленных зданий, в мостах, эстакадах, гидротехнических и других сооружениях. Балки со сплошными стенками изготавливают из листового металла. Применяют в основном балки двутаврового сечения, реже коробчатого. В условиях единичного производства балки собирают по разметке и сваривают вручную покрытыми электродами или полуавтоматами. В условиях единичного производства балки собирают по разметке и сваривают вручную покрытыми электродами или полуавтоматами. При массовом производстве сборку производят в кондукторах, а сварку ведут автоматами под флюсом или для швов с катетом 3-6 мм в защитном газе.

Ручную или полуавтоматическую дуговую сварку применяют в балках при установке жёсткости. Неудобства при выполнении этой операции не позволяют применить автоматическую сварку.

Удлинение балок соединением в стыке коротких секций производится вручную дуговой сваркой покрытыми электродами. В массовом производстве на этой операции применяют автоматическую дуговую сварку. При монтаже балок в первую очередь сваривают стыковые, а затем угловые швы.

Сначала стыковые швы выполняют на толстом металле, а затем на тонком. Обычно полки двутавровых балок толще стенки, поэтому для обеспечения минимальных напряжений в металле стыка следует сначала накладывать стыковые швы в стенке. Сварные балки на монтаже соединяются совмещённым или смещённым стыком.

Последовательность сварки в этих случаях аналогична последовательности сварки встык прокатных балок: в первую очередь выполняют стыковой шов полки с увеличенной толщиной (если двутавр с различными толщинами полок), затем накладывается второй стыковой шов полки, третьим швом сваривается стык стенки (самый тонкий в двутавре) и четвёртым – угловые поясные швы. Продольные швы обычно не доводят до концов балки на величину, равную одной ширине полки (из низкоуглеродистой стали) или двум (из легированной стали). В этих случаях деформации и напряжения в стыковых соединениях балки будут минимальными. Угловые швы в монтажном стыке выполняются в последнюю очередь. При этом желательно, чтобы угловые швы накладывались одновременно двумя сварщиками от концов к середине шва.

Рёбра жесткости можно приваривать как к стенке, так и к полке балки в любой последовательности после предварительной их прихватки. Прихватки размещаются в местах расположения сварных швов. Высота прихваток должна быть не более 2/3 высоты шва, чтобы при следующей сварке они были швом, и не менее 3-6 мм для прихватываемых ребер жёсткости толщиной 6 мм и более. Длина каждой прихватки должна быть равна 4-5 толщинам прихватываемых элементов, но не менее 3 мм и не более 100 мм, а расстояние между прихватками в 30-40 раз больше толщины свариваемого металла, но не более 500 мм.