Курсовая работа. Курсовая работа по дисциплине Технология конструкционных материалов

Название	Курсовая работа по дисциплине Технология конструкционных материалов
Анкор	Курсовая работа
Дата	23.01.2022
Размер	95.59 Kb.
Формат файла
Имя файла	Курсовая работа.odt
Тип	Курсовая #339721

Курсовая работа по дисциплине

«Технология конструкционных материалов»

студента физико-технического факультета

заочного отделения группы ЗТС-21

Габитова Рамиля

Вариант 22

АГУ 2019
Вопрос №1.
Опишите механизм превращения перлита в аустенит при нагреве и объясните понятие наследственной зернистости стали. Укажите факторы, влияющие на наследственную зернистость.
Ответ:
Для превращения перлита в аустенит температура нагрева должна быть обязательно немного выше равновесной температуры 727°С (критическая точка Ас1, линия РSК), так как при этой температуре свободная энергия перлита равна свободной энергии аустенита.

Процесс превращения перлита в аустенит при нагреве эвтектоидной стали (0,8 % С), состоящей только из перлита, происходит следующим образом

Схема структурных изменений эвтектоидной стали при нагреве:
а — исходная перлитная структура; б — перлит с зародышами аустенита; в — аустенит с остатками цементита; г — однородный аустенит
Сталь в исходном состоянии представляет смесь фаз феррита и цементита и состоит из параллельных пластинок цементита в ферритной основе. При нагреве несколько выше критической точки Ас1 (727°С) начинается полиморфное превращение Feα + Fe3С → Fеγ (С) и на межфазных поверхностях раздела феррита и цементита начинают образовываться зародыши новой фазы — низкоуглеродистого аустенита, в котором растворяется цементит. Превращение α→γ протекает быстрее, чем растворение цементита, поэтому, когда вся α-фаза (феррит) превратится в γ-фазу (аустенит), цементит еще остается. После растворения всего цементита превращение заканчивается, но образовавшийся аустенит имеет неравномерную концентрацию углерода, уменьшающуюся от центра к периферии зерна. Только после дальнейшего повышения температуры или дополнительной выдержки аустенит в результате диффузии углерода становится однородным по всему объему.
В доэвтектоидных сталях при температурах выше А1 структура состоит из аустенита и феррита, а в заэвтектоидных — из аустенита и цементита. По мере нагрева до Ас3, (Асm ) происходит постепенное растворение свободного феррита или цементита в аустените, при этом, неоднородность образующегося при нагревании аустенита становится еще большей. Однофазную структуру аустенита доэвтектоидные и заэвтектоидные стали приобретают только после нагрева выше Ас3, (Асm ).

Рост зерна аустенита. Размер аустенитного зерна — важнейшая структурная характеристика нагретой стали. От размера зерна аустенита зависит поведение стали в различных процессах термо-механической обработки и механические свойства изделия.
Величину зерна определяют по ГОСТ 5639 — 82 сравнением микроструктуры стали при увеличении в 100 раз с эталонными шкалами.

Размер зерна оценивается баллами. Балл зерна прямо пропорционален числу зерен, приходящихся на 1 мм шлифа, и обратно пропорционален среднему диаметру зерна. Условно принято считать, что стали с размером зерна от 1- до 5-го балла относятся к крупнозернистым, а с более высоким баллом зерна (от 6 до 15) — к мелкозернистым.
Под наследственной зернистостью сталей подразумеваться склонность аустенитного зерна к росту, а наследственно мелкозернистой называется сталь, размер зерна которой соответствует 5-8 баллу.
Размер зерна аустенита, полученный в стали в результате той или иной термической обработки в данных конкретных условиях называется действительным зерном.
Склонность к росту зерна стали зависит, с одной стороны, от содержания в ней легирующих элементов — почти все легирующие элементы (за исключением марганца) тормозят рост аустенитного зерна. Наиболее сильно тормозят рост аустенитного зерна V, Ti, Al и Zn. Хорошо тормозят зерна аустенита W, Мо и Cr, слабо действуют Ni и Si. Основной причиной такого действия легирующих элементов считается образование труднорастворимых в аустените карбидов и оксидов, которые являются барьерами для растущего зерна.
С другой стороны, склонность к росту зерна стали сильно зависит от ее металлургического качества, технологии ее производства и режима раскисления, так как они определяют наличие в стали разного количества мельчайших примесей карбидов, оксидов, сульфидов и нитридов, также затрудняющих рост зерна.

Вопрос №2.
Изобразите схему и опишите сущность процесса автоматической сварки под флюсом. Укажите назначение флюса и флюсовой подушки, достоинства данного способа сварки и рациональные области применения в строительстве.
Ответ:
Сущностъ процесса дуговой сварки под флюсом заключается в применении непокрытой сварочной проволоки и гранулированного флюса, насыпаемого впереди дуги слоем толщиной 30-50 мм. Возбуждение и поддержание дугового разряда выполняется автоматически сварочной головкой, которая с помощью механизма подаачи непрерывно подает в зону дуги сварочную проволоку по мере ее плавления. Дуга горит между концом электрода и изделием. Перемещение дуги по шву осуществляется самоходной сварочной тележкой (или изделие перемещается относительно неподвижной сварочной головки).

Под действием теплоты, выделяемой сварочной дугой, плавятся электродная проволока и металл свариваемого изделия, а также часть флюса, примыкающего к дуге. В области горения дуги образуется полость (газовый пузырь), ограниченная в верхней части оболоч-кой расплавленного флюса, а в нижней — сварочной ванной. Газовый пузырь заполнен парами металла, флюса и газами. Давление газов поддерживает флюсовый свод, образующийся над сварочной ванной. Дуга несколько отклоняется от вертикального положения в сторону, противоположную направлению сварки. Под влиянием давления дуги жидкий металл оттесняется также в сторону, противоположную направлению сварки. Под электродом образуется кратер с тонким слоем расплавленного металла, а основная масса расплавленного металла занимает пространство от кратера до поверхности шва, располагаясь наклонным слоем.

Расплавленный флюс вследствие значительно меньшей плотности, чем плотность расплавленного металла шва, всплывает на его поверхность и покрывает его плотным слоем. По мере поступательного движения электрода проходит затвердевание металлической и шлаковой ванн с образованием сварного шва , покрытого твердой шлаковой коркой.
Расплавленньй флюс (шлак), покрывающий металлическую ванну при сварке, выполняет следующие функции:

- защищает жидкий металл сварочной ванны от непосредствен-ного контакта с воздухом;

- раскисляет, легирует и рафинирует металл шва;

- изменяет тепловой режим сварки путем уменьшения скорости охлаждения металла;

- обеспечивает устойчивое горение дуги;

- улучшает условие формирования шва.
Сваркой на флюсовой подушке, медной или флюсомедной подкладке называют такой способ сварки, при котором соединяемые кромки проплавляют на всю толщину с формированием усиления с обеих сторон стыка, флюсовая подушка, медная или флюсомедная подкладка поджимаются снизу к стыку, предохраняя от вытекания расплавленный металл сварочной ванны и обеспечивая формирование валика с обратной стороны.
Преимущества автоматической сварки под флюсом:

- высокая производительность;

- стабильно высокое качество и хороший внешний вид сварочных соединений;

- высокий уровень локальной механизации сварочного процесса и возможность его комплексной автоматизации;

снижение удельного расхода электродного металла и электроэнергии.

Наиболее эффективные результаты подобное оборудование показывает в следующих областях:

- В судостроении сварка флюсом позволила организовать крупноблочную сборку, в заводских условиях с ее помощью монтируются целые секции кораблей, которые потом монтируются на стапеле.

- Автоматическая сварка широко применяется при изготовлении резервуаров для нефтехранилищ, высокое качество соединений обеспечивает высокую устойчивость к агрессивным жидкостям.

- Ярким примером эффективности сварки под флюсом является ее применение в производстве труб большого диаметра. Применяемые в процессе режимы обеспечивают высокое качество и надежность сварных швов, поэтому такие трубы в основном применяются для газопроводов.

Задание №1.

Рассчитать режим ручной сварки стыкового шва соединения С4 без скоса кромок с зазором в нижнем положении. Толщина металла s=4 мм. Электроды марки ОЗС-12, d_эл=4 мм, α_н=8,0 г/А∙ч.

По данным ГОСТ 5264-80 b= 2 мм, e=8 мм, e₁=6 мм, g=g₁=2 мм.
1. Fн = sb+0,75eg+0,75e1g1 = 4 • 2 + 0,75 • 8 • 2 + 0,75 • 6 • 2 = 29 мм²

2. I св = Kdэл = 40 • 4 = 160 А (при dэл=4, K=35...50)

3. vcв =

м/ч (0,156 см/с)

4. Uд = 20+0,04Iсв = 20 + 0,04 • 160 = 26,4 В

5. qп =

Дж/см (ηи = 0,7...0,75)
Задание №2.

Рассчитать режимы ручной сварки углового шва без скоса кромок соединения Т1 в вертикальном положении. Толщина притыкаемого элемента s=8 мм. По данным ГОСТ 11534-75 катет шва k=7 мм. Электроды марки АНО-6М, αн=10 г/А∙ч, диаметр электрода dэл=4 мм.
1. Fн = 31,8 • 1,1 = 34,98 мм²(по данным таблицы)

2. I св = Kdэл = 45 • 4 = 180 А (при dэл=4, K=35...50)

3. vв =

м/ч (0,182 см/с)

4. Uд = 20+0,04Iсв = 20 + 0,04 • 180 = 27,2 В

5. qп =

Дж/см (ηи = 0,7...0,75)
Задание № 3.

Рассчитать режимы сварки одностороннего стыкового шва соединения С4 под флюсом марки ОСЦ-45М на флюсо-медной подкладке (АФм). Толщина металла s=6 мм.

По данным ГОСТ 8713-79 b=3мм, е=22 мм, g=2 мм, g1=1 мм, е1=12 мм.

Диаметр электродной проволоки dэл=4 мм. Сварочный ток постоянный обратной полярности.

1. Fпр = 0,5s(e+e1) = 0,5 • 6(22+12) = 102 мм²

2. Fн = sb+0,75еg+0,75е1g1 = 6 • 3 + 0,75 •22 • 2 + 0,75 • 12 • 1 = 60мм²

3. Fэл =

мм

4. Выбираем А=560 А∙см/с (по табл.); К=200...280 Дж/см мм2; ηи=0,85

5. qп = KFпр = 230 • 102 = 23460 Дж/см

6.

Приведя уравнение к виду

получаем

Уменьшаем p в 100 раз а q, соответственно в

. Соединяя 8 и -618,2 находим Iсв=6,45∙100=645 А на шкале ХС.

Iсв = 645 А; j =

;35<51,35<60 (по данным табл.)

7. vсв =

м/ч (0,627 см/с)

8. vп =

м/ч

9. Uд =

В

10. qп =

Дж/см.

11. K =

Дж/см

12. А= Iсвvсв = 645 • 0,627 = 404,41 А∙см/с

13. hэл = 10 • 4 • 5 = 45 мм
Задание № 4.

Рассчитать режимы механизированной сварки углового шва со скосом кромки соединения Т6 в нижнем положении в защищённом от ветра участке. Толщина примыкающего элемента s=8 мм. По требованиям Российского Речного Регистра катет шва k=8. Размеры шва со стороны разделки по ГОСТ 14771-76: е=12 мм, q=0,3•8=2,4; b=1,0 мм, с=1 мм, α=45°. Fн = 40,5; диаметр электродной проволоки dэл=2 мм, площадь Fэл=3,14 мм2. Сочетание сварочных материалов 5-й категории.
1. а =