Курсач Садриддинов. Дипломный проект тема работы разработка технологии сварки и контроль качества
 Скачать 0.73 Mb.
|
|
Основным критерием при выборе материала является свариваемость. При определении понятия свариваемости металлов необходимо исходить их физической сущности процессов сварки и отношения к ним металлов. Процесс сварки – это комплекс нескольких одновременно протекающих процессов, основными из которых являются: процесс теплового воздействия на металл в околошовных зонах, процесс плавления, металлургические процессы, кристаллизация металлов в зоне сплавления. Следовательно, под свариваемостью необходимо понимать отношение металлов к этим основным процессам. Свариваемость металлов рассматривают с технологической и физической точки зрения. Тепловое воздействие на металл в околошовных участках и процесс плавления определяются способом сварки, его режимами. Отношение металла к конкретному способу сварки и режиму принято считать технологической свариваемостью. Физическая свариваемость определяется процессами, протекающими в зоне сплавления свариваемых металлов, в результате которых образуется неразъёмное сварное соединение. Физическая свариваемость определяется свойствами соединяемых металлов, их способностью вступать между собой в требуемые физико- химические отношения. Все однородные металлы обладают физической свариваемостью [9]. Такие особенности сварки, как высокая температура нагрева, малый объём сварочной ванны, специфичность атмосферы над сварочной ванной, а также форма и конструкция свариваемых деталей и т.д. – в ряде случаев обуславливают нежелательные последствия: а) резкое отличие химического состава, механических свойств и структуры металла шва от химического состава, структуры и свойств основного металла; б) изменение структуры и свойств основного металла в зоне термического влияния; в) возникновение в сварных конструкциях значительных напряжений, способствующих в ряде случаев образованию трещин; г) образование в процессе сварки тугоплавких, трудно удаляемых окислов, затрудняющих протекание процесса, загрязняющих металл шва и понижающих его качество; д) образование пористости и газовых раковин в наплавленном металле, нарушающих плотность и прочность сварного соединения и другое. При различных способах сварки наблюдается заметное окисление компонентов сплавов. В стали, например, выгорает углерод, кремний, марганец, окисляется железо. В связи с этим в определение технологической свариваемости должно входить: а) определение химического состава, структуры и свойств металла шва при том или ином способе сварки; б) оценка структуры и механических свойств околошовной зоны; в) оценка склонности сталей к образованию трещин, которая, однако, является не единственным критерием при определении технологической свариваемости; г) оценка получаемых при сварке окислов металлов и плотности сварного соединения. Существующие методы определения технологической свариваемости могут быть разделены на две группы [9]: первая группа – прямые способы, когда свариваемость определяется сваркой образцов той или иной формы; вторая группа – косвенные способы, когда сварочный процесс заменяется другими процессами, характер воздействия которых на металл имитирует влияние сварочного процесса. Первая группа даёт прямой ответ на вопрос о предпочтительности того или иного способа сварки, о трудностях, возникающих при сварке тем или иным способом, о рациональном режиме сварки и т.п. Вторая группа способов, имитирующих сварочные процессы, не может дать прямого ответа на все вопросы, связанные с практическим осуществлением сварки металлов и они должны рассматриваться только как предварительные лабораторные испытания. Для классификации по свариваемости стали подразделяются на четыре группы [9]: первая группа – хорошо сваривающиеся стали; вторая группа – удовлетворительно сваривающиеся стали; третья группа – ограниченно сваривающиеся стали; четвёртая группа – плохо сваривающиеся стали. Основные признаки, характеризующие свариваемость сталей, – это склонность к образованию трещин и механические свойства сварного соединения. Для определения стойкости металла против образования трещин определяют эквивалентное содержание углерода по формуле, которую предложил французский ученый Сефериан [9]:
где символ каждого элемента обозначает максимальное содержание его в металле (по техническим условиям или стандарту) в процентах. Если углеродный эквивалент СЭКВ больше 0,45 %, то для обеспечения стойкости околошовной зоны против образования околошовных трещин и закалочных структур следует применять предварительный подогрев, а в ряде случаев и последующую термообработку свариваемого металла. Произведём определение свариваемости стали 09Г2С: Ñ 0,09 1,3 0,5 0,04 0,333%. ÝÊÂ 6 24 10 Произведём определение свариваемости стали Ст3пс: ÑÝÊÂ 0,14 0,3 0,16 %. 20 Делаем вывод: стали относятся к группе хорошо сваривающихся сталей. Таким образом, применяемые при изготовлении резервуара вертикального удовлетворяют требованиям применяемости, при сварке в среде защитных газов. Металлургические и технологические особенности принятого способа сварки Состав металла шва при сварке в защитных газах плавящимся электродом определяется составом газа, составом электродного и основного металла, их долями в металле шва и ходом металлургических реакций в сварочной ванне. Причины окисления и образования пор при сварке в углекислом газе следующие. При сварке углекислый газ диссоциирует в зоне дуги с образованием атомарного кислорода по реакции СО2СО+О, СОС+О. Атомарный кислород окисляет железо и легирующие присадки, содержащиеся в стали, Fe+OFeO. В результате этого металл сварочной ванны насыщается кислородом, а его свойства ухудшаются [13]. При охлаждении расплавленного металла углерод, содержащийся в стали, окисляясь, будет способствовать образованию оксида углерода по реакции С+ОСО, FeO+ССО+Fe. Образующийся при кристаллизации металла шва СО выделяется в виде пузырьков, часть из которых, не успевая выделится, задерживается в металле шва, образуя поры. В том же случае, если металл сварочной проволоки легирован Si и Mn, окислы железа раскисляются не за счет углерода, а в основном за счет Si и Mn из сварочной проволоки, таким образом, предотвращается образование окиси углерода при кристаллизации и образование пор. Раскисление окислов железа идет по реакции 2FeO+SiSiO2+2Fe, FeO+MnMnO+Fe. Окислы кремния и марганца в виде шлака скапливается на поверхности сварочной ванны [13]. В среднем при сварке низкоуглеродистых низколегированных сталей в СО2 содержание водорода в наплавленном металле колеблется от 0,5 до 2∙10-5 м3/кг. Сварку в углекислом газе выполняют на постоянном токе. Сила тока зависит от диаметра и состава электрода и скорости подачи электродной проволоки, полярности, вылета электрода и состава газа. Химический состав проволоки, смазка и загрязнение, находящиеся на проволоке и свариваемом металле, могут оказывать влияние на силу тока, длину дуги, напряжение и характер процесса. Допустимый вылет электрода зависит от диаметра, удельного электрического сопротивления электрода и силы сварочного тока. Увеличение вылета позволяет повысить коэффициент расплавления электрода и уменьшает глубину провара. Род активного газа оказывает значительное влияние на технологические характеристики и форму проплавления. С увеличение силы тока и уменьшения диаметра электрода глубина проплавления увеличивается. Наклон электрода углом вперед и углом назад до 30º не отражается на характере процесса. При больших углах наклона увеличивается разбрызгивание. При сварке углом вперед глубина провара несколько уменьшается, а ширина шва увеличивается. При этом сварку можно вести на повышенных скоростях [9]. Конструктивные элементы подготовки кромок, типы сварных швов и их размеры при сварке в среде защитных газах должны соответствовать ГОСТ 14771-76. Основной металл до сборки в местах сварки должен быть очищен от ржавчины, масла, влаги и других загрязнений [14]. Инженерный расчет Расчёт режимов сварки К параметрам сварки относятся: диаметр электродной проволоки – dЭП; сварочный ток – IС; напряжение сварки – UС; расход защитного газа – gЗГ; скорость сварки – VС; скорость подачи электродной проволоки – VЭП; Расчет режима дуговой сварки в углекислом газе шва № 5 (рисунок 1). |