Главная страница
Навигация по странице:

  • Определение размера зерна

  • Таблица 3

  • Рис. 19. Строчечная микроструктура 28 Оборудование и образцы

  • Порядок выполнения работы

  • КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ К РАБОТЕ № 4

  • РАБОТА № 5.

  • Краткие теоретические сведения

  • Рис. 20. Схема сварки по способу Н.Н. Бенардоса

  • Рис. 21. Схема сварки по способу Н.Г. Славянова Рис. 22. Электрододержатель ЭП пассатижного типа

  • Рис. 23. Схема сварки неплавящимся электродом

  • Рис. 24. Схема сварки покрытыми электродами

  • Оборудование и материалы

  • Содержание отчета по работе

  • ррп. Методичка по ТКМ (1). Отчет по работе. В лабораторных предусмотрены эксперименты, которые проводятся по типовой мето дике или по системе учебной исследовательской работы студентов (уирс) с элементами творческого поиска


    Скачать 4.17 Mb.
    НазваниеОтчет по работе. В лабораторных предусмотрены эксперименты, которые проводятся по типовой мето дике или по системе учебной исследовательской работы студентов (уирс) с элементами творческого поиска
    Дата15.04.2022
    Размер4.17 Mb.
    Формат файлаpdf
    Имя файлаМетодичка по ТКМ (1).pdf
    ТипОтчет
    #476542
    страница4 из 8
    1   2   3   4   5   6   7   8
    Рис. 18. Обезуглероживание
    поверхности

    27 лении деформации и приближаются к взаимно параллельному расположению.
    В результате образуется
    волокнистая макроструктура
    При микроисследовании медленно охлажденной доэвтектоидной стали с волокнистым изломом наблюдается
    строчечная микроструктура
    , называемая так потому, что она состоит из чередующихся полосок феррита и перлита или феррита и смеси зерен феррита и перлита (рис. 19).
    Кроме того, при горячей деформации неко- торые включения, такие как сульфиды и силика- ты, пластичны и вытягиваются вдоль обработки.
    Действуя как зародыши, они также способ- ствуют обособлению феррита, который при охлаждении кристаллизуется вокруг этих вклю- чений в виде строчек.
    Строчечность усугубляется при окончании обработки давлением доэвтектоидной стали в двухфазном состоянии. В заэвтектоидной стали, особенно легированной, строчки образуются скоплениями карбидов.
    Определение размера зерна
    Для определения действительного зерна стали берутся микрошлифы стали после нагрева образцов до температур 780, 850, 1000 и 1200 °С.
    Структура стали рассматривается с помощью металлографического микро- скопа при увеличении в 100 раз. Зерна, видимые на шлифе, сравнивают с эта- лонными изображениями по ГОСТу. Величина зерна эталонов характеризуется номером (баллом).
    Между номером зерна N (баллом) и количеством зерен n, помещающихся на площади 1 мм
    2
    шлифа, существует следующая зависимость: n = 8  2N.
    Геометрические параметры зерен разных номеров по ГОСТу приводятся в табл. 3.
    Таблица 3
    № зерна (балл)
    Средняя площадь зерна, мк
    2
    Число зерен на площади в 1 мм
    2
    1 64 000 16 2
    32 000 32 3
    16 000 64 4
    8 000 128 5
    4 000 256 6
    2 000 512 7
    1 000 1024 8
    500 2048 9
    250 4096 10 125 8192
    Рис. 19. Строчечная
    микроструктура

    28
    Оборудование и образцы
    1. Нагревательные печи с температурой рабочего пространства 780, 850,
    1000 и 1200 °С.
    2. Металлографический микроскоп МИМ-7 с увеличением в 100 раз.
    3. Лабораторный копер для определения ударной вязкости.
    4. Образцы для определения ударной вязкости.
    5. Микрошлифы стали после нагрева до температур 780, 850, 1000 и
    1200 °С.
    6. Микрошлифы стали с видманштеттовой, строчечной структурой и с обезуглероженным слоем.
    Порядок выполнения работы
    1. Произвести, нагрев стандартных образцов для испытания на ударную вязкость до температур: 780, 850, 1000 и 1200 °С.
    2. После охлаждения образцов на воздухе произвести их разрушение на копре и определить величину ударной вязкости.
    3. Исследовать микроструктуру при 100-кратном увеличении и, сопостав- ляя со шкалой зернистости стали, определить номер (балл) зерна. По таблице 3 установить среднюю площадь зерна.
    Отчет по работе
    1. Краткие сведения из теории.
    2. Зарисовки и описания микроструктур образцов после нагрева с указани- ем величины и номера зерна.
    3. Результаты испытания образцов после нагрева на ударную вязкость.
    4. Графическая зависимость между величиной ударной вязкости и величи- ной (баллом) зерна.
    5. Зарисовки и описание дефектных структур.
    6. Рациональный температурный интервал горячей обработки углероди- стых сталей и краткое его обоснование.
    КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ К РАБОТЕ № 4
    1. Укажите цель нагрева стальных заготовок при обработке давлением.
    2. Какие факторы влияют на рост зерна стали при ее нагреве.
    3. Укажите температуры начала и окончания обработки давлением доэвтектоидной и заэвтектоидной стали.
    4. Что такое недогрев, перегрев и пережог стали и их влияние на свойства стали.
    5. Как устранить перегрев стали.
    6. Почему происходит обезуглероживание поверхностного стоя стали. Как предупре- дить этот дефект.
    7. При каких условиях образуется видманштеттова структура? Как предупредить ее образование.
    8. Каковы причины образования волокнистой макроструктуры и строчечной микро- структуры.

    29
    РАБОТА № 5.
    ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ РАСПЛАВЛЕНИЯ, НАПЛАВКИ
    И ПОТЕРЬ НА УГАР И РАЗБРЫЗГИВАНИЕ ПРИ РУЧНОЙ ДУГОВОЙ
    И АВТОМАТИЧЕСКОЙ СВАРКЕ ПОД ФЛЮСОМ
    Цель работы –
    определение величины коэффициентов расплавления α
    р
    , наплавки α
    н и потерь на угар и разбрызгивание ψ
    при ручной дуговой сварке в зависимости от сварочного тока I
    св
    ; сравнение этих показателей при электроду- говой сварке открытой и закрытой дугой.
    Краткие теоретические сведения
    Для практического осуществления электрической сварки металлов потре- бовались многие годы совместных усилий физиков и техников, направленных на создание электрических генераторов, которые и были созданы в 70-х годах
    ХIХ века. До этого имелись лишь отдельные попытки осуществления электри- ческой сварки с помощью гальванических элементов.
    Так в 1849 году американец К. Стэт получил патент на соединение метал- лов с помощью электричества. Однако этот патент не был реализован на прак- тике.
    В 1882 году русский изобретатель Н.Н. Бенардос предложил способ проч- ного соединения и разъединения металлов непосредственным действием элек- трического тока. Он практически осуществил способы сварки и резки металлов электрической дугой
    угольным электродом
    В качестве источника питания он использовал специально разработанный электрический аккумулятор
    Сущность способа сварки по Н.Н. Бенардо- су заключается в следующем: дуга горит между неплавящимся электродом
    1 и изделием 4. До- полнительный металл для формирования свар- ного шва 3 подается в зону сварки за счет при- садочного металла
    2. При сварке используется источник постоянного тока 5 (рис. 20).
    В настоящее время сварка по способу Н.Н.
    Бенардоса применяется для наплавки износо- стойких поверхностей порошкообразными ма- териалами, сварки чугуна, для сварки в среде защитных газов неплавящимся электродом (угольным, вольфрамовым, циркониевым). Сварка на постоянном токе может осуществляться на прямой и обратной полярности. При прямой по- лярности изделие подключается к клемме "
    плюс
    " источника питания, электрод к клемме "
    минус
    ", при обратной полярности наоборот.
    Основным недостатком способа сварки по Н.Н. Бенардосу при ручной ду- говой сварке является неудобство в работе сварщика, заключающееся в том, что обе руки сварщика задействованы для манипулирования электрододержа- телем и присадочным материалом.
    Н.Н. Бенардосу также принадлежит много других изобретений в области сварки - спиральношовных труб, порошковой проволоки и других.
    Рис. 20. Схема сварки
    по способу Н.Н. Бенардоса

    30
    Дальнейшее развитие электрическая дуговая сварка получила в работах
    Н.Г. Славянова.
    В способе Н.Г. Славянова (1888 г.) в отли- чие от способа Н.Н. Бенардоса металлический стержень одновременно является и электродом, и присадочным материалом (рис. 21).
    Сущность сварки по способу Н.Г. Славяно- ва заключается в следующем: дуга горит между металлическим электродом
    1 и изделием 3.
    Сварной шов 2 формируется за счет плавления стержня электрода. При сварке по способу Н.Г.
    Славянова используется источник как постоян- ного так и переменного тока 4, поэтому он нашел более широкое применение.
    Способ Н.Г. Славянова лишен тех недостатков, которые присущи способу Н.Н.
    Бенардоса.
    Электрододержатель
    является основным рабочим инструментом сварщи- ка (рис. 22). Конструктивное оформление электрододержателя в значительной мере определяет удобство работы и влияет на производительность труда свар- щика.
    Время замены электродов для любого типа держателей должно составлять не более 0,4 сек.
    К электрододержателям предъявляются определенные требования:
     они должны надежно закреплять электрод при любом пространственном положении при сварке;
     они должны быть достаточно прочны и удобны в эксплуатации и иметь минимальную массу;
     смена электрода должна производиться быстро, без затраты усилия на вставку электрода и удаление огарка. Длина огарка электрода должна быть ми- нимальной.
     Необходимо также предусмотреть термоизоляцию токоведущих частей электрододержателей.
    В настоящее время, в основном применяются электрододержатели пасса- тижного типа (ЭП), с рычажным зажимом (ЭР), винтового типа (ЭВ). Все дер- жатели рассчитаны на токи до 500 А.
    Ручная дуговая сварка (РДС) наиболее распространенный способ сварки конструкций.
    При этом способе длина дуги, по- дача электрода со скоростью его плав- ления (V
    под
    = V
    пл
    ) и перемещение дуги вдоль свариваемых кромок осуществля- ется сварщиком вручную.
    Качество сварного соединения во многом зависит от квалификации свар- щика.
    Рис. 21. Схема сварки
    по способу Н.Г. Славянова
    Рис. 22. Электрододержатель ЭП
    пассатижного типа

    31
    Сварка может выполняться неплавящимся
    (угольным или вольфрамовым) электродами и плавящимися покрытыми электродами.
    При сварке
    неплавящимся электродом
    (рис. 23) для образования сварного шва используется металл отбортовки свариваемых кромок или присадочная проволока. Защита сварочной ванны от окружающей среды осуществляется в основном инертными газами.
    При сварке
    покрытыми электро-
    дами
    (рис. 24) расплавляющимися по мере плавления металлического стержня
    1, покрытие 2 в зависимости от состава образует газовую 3 и шлаковую защиту
    5, изолирующую зону дуги и сварочную ванну от атмосферы.
    По мере удаления дуги происходит остывание и кристаллизация сварочной ванны 6 и формирование сварного шва 7
    наосновном металле 8.
    Расплавленное покрытие всплывает на поверхность и после остывания обра- зует шлаковую корку 9.
    Под выбором режима сварки подра- зумевают совокупность параметров,
    обеспечивающих получение сварных швов заданных размеров и формы, устойчивое протекание процесса сварки и качественное формирование сварного шва. К основным параметрам относятся:
     диаметр электрода,
     сила сварочного тока,
     напряжение на дуге и длина ду- ги,
     скорость сварки.
    Процесс расплавления электрода при электродуговой сварке непосред- ственно связан с обеспечением как экс- плуатационных, так и технологических характеристик сварных соединений.
    Важной технологической характеристикой процесса расплавления элек- трода является его производительность.
    Производительность процесса расплавления определяется количеством расплавленного электродного металла в единицу времени и зависит от следу- ющих факторов:
     мощности дуги и ее распределение между анодом, катодом и столбом дуги;
    теплофизических свойств металла электродного стержня;
    Рис. 23. Схема сварки
    неплавящимся электродом:
    1 – основной металл, 2 - присадочная про- волока, 3 – сварочная ванна,
    4 – струя защитного газа, 5 - вольфрамовый электрод, 6 – сопло сварочной горелки, 7 – наплавленный металл
    Рис. 24. Схема сварки
    покрытыми электродами:
    1 – стержень электрода, 2 – покрытие, 3 – газовая защита, 4 – капли расплавленного металла, 5 – шлаковая защита, 6 – свароч- ная ванна, 7 – сварной шов, 8 - основной металл, 9 – шлаковая корка

    32
     термического эффекта процессов, протекающих при плавлении электрода;
     количества тепла, выделяющегося в электродном стержне при прохождении сварочного тока, и условия охлаждения электродов;
     наличия химических реакций и, в частности, процесса восстановления же- леза из окислов, содержащихся в покрытии.
    Как было установлено опытным путем, плавление электрода под действи- ем тепла дуги происходит равномерно. Количество расплавленного электрод- ного металла можно приближенно определить:
    G
    p
    = 
    p
    I
    св
     t,
    (3) где G
    p
    – масса расплавленного металла, г; 
    p
    – коэффициент расплавления, определяемый опытным путем, г/А

    ч; I
    св
    – ток, А; t время горения дуги, ч.
    Анализ зависимости (3) показывает, что расплавление электрода происхо- дит преимущественно за счет энергии, освобождаемой в дуге, и пропорцио- нально току. Поэтому, главным из вышеперечисленных факторов является мощность дуги или, в первом приближении, величина сварочного тока.
    Коэффициент расплавления α
    р
    определяется опытным путем и характери- зует удельную, отнесенную к единице сварочного тока, производительность процесса расплавления электрода:

    p
    =
    t
    I
    G
    св
    p

    3600
    , г/А

    ч.
    (4)
    Коэффициент расплавления зависит от рода и полярности сварочного тока, состава электродного стержня (или электродной проволоки), состава покрытия электрода (при других способах сварки – от состава флюса или защитного газа), плотности тока в электроде. Коэффициент расплавления при ручной электроду- говой сварке обычно находится в пределах 8...14 г/А

    ч.
    В процессе расплавления при переносе электродного металла в сварочную ванну часть расплавленного электродного металла теряется на угар и разбрыз- гивание. Вследствие этого, количество наплавленного металла G
    н
    , расходуемо- го на формирование сварного шва, будет меньше, чем количество расплавлен- ного электродного металла на величину потерь на угар и разбрызгивание.
    Потери на угар и разбрызгивание оценивают коэффициентом потерь:
     =
    р
    н
    р
    G
    -G
    G
    100 %,
    (5)
    Коэффициент потерь Ψ зависит от длины дуги, состава, количества покры- тия электрода и растет с увеличением тока. Для покрытых электродов коэффи- циент потерь находится в пределах 10...15 %.
    Масса наплавленного металла, идущего на формирование сварного шва, определяет производительность процесса наплавки
    G
    н
    = α
    н
    I
    св
    t, г
    (6) где G
    н
    – масса наплавленного металла, г.
    Коэффициент наплавки характеризует удельную, отнесенную к единице тока, производительность процесса наплавки:

    33
    α
    н
    =
    t
    I
    G
    св
    н

    3600
    , г/А

    ч
    (7)
    Значение коэффициента наплавки α
    н зависит от физико-химических свойств покрытия, потерь на угар и разбрызгивание и изменяется в пределах
    7...12 г/А

    ч.
    Определив коэффициент наплавки α
    н
    , можно подсчитать производитель- ность процесса сварки при данной величине сварочного тока:
    Q
    н
    = α
    н
    I
    св
    , г/ч
    (8)
    Производительность процесса сварки открытой дугой ограничена из-за ро- ста коэффициента потерь на угар и разбрызгивание с увеличением сварочного тока.
    Применение автоматической сварки под флюсом обеспечивает повышение производительности процесса, в частности, за счет значительного уменьшения потерь на угар и разбрызгивание электродного металла (до 1...3 %), так как в этом случае дуга закрыта плотным слоем флюса.
    Кроме того, при автоматической сварке под слоем флюса увеличивается скорость расплавления электродной проволоки вследствие повышения абсо- лютной величины тока и плотности тока в электроде.
    Оборудование и материалы
    1. Сварочные установки для ручной и автоматической сварки.
    2. Амперметр.
    3. Весы технические.
    4. Электроды, электродная проволока и флюс.
    5. Пластины из низкоуглеродистой стали.
    6. Секундомер.
    7. Разновес с набором гирь.
    8. Штангенциркуль.
    9. Линейка.
    10.Наглядные пособия.
    Порядок выполнения работы
    1. Зачистить опытную пластину металлической щеткой.
    2. Взвесить пластину с точностью до 1 грамма (G
    1
    ).
    3. Измерить линейкой длину электрода с точностью до 1 мм.
    4. Взвесить электродную проволоку до сварки с точностью до 1 г.
    5. Измерить штангенциркулем диаметр стержня электрода с точностью до 0,1 мм.
    6. Произвести наплавку валика на пластину (опыт проводится не менее двух раз).
    7. Замерить среднее значение сварочного тока.
    8. Замерить время горения дуги.
    9. Удалить с поверхности наплавленного металла и пластины брызги и шлак.
    10. Взвесить пластину после наплавки (G
    1
    ).
    11. Измерить длину огарка электрода.

    34 12. Взвесить электродную проволоку после сварки с точностью до 1 г.
    13. Определить массу расплавленного металла электрода:
    G
    р
    =
    4 2
    d
    π

    (l
    1
    l
    2
    ), г
    (9) где d – диаметр стержня электрода, см;  – удельный вес стержня электрода ( =
    7,8 г/см
    3
    ); l
    1
    длина стержня электрода до сварки, см; l
    2
    – длина огарка, см.
    При d = 5 мм, G
    p
    = 1,5 (l
    1
    - l
    2
    ).
    14.Определить массу наплавленного металла
    G
    н
    = G
    2
    - G
    1
    , г
    (10)
    15. Вычислить коэффициент расплавления по формуле (4).
    16. Вычислить коэффициент наплавки по формуле (7).
    17. Вычислить коэффициент потерь на угар и разбрызгивание по формуле (5).
    18. Определить производительность при сварке по формуле (8).
    19. Записать в таблицу результаты наблюдений и расчетов.
    20. По данным таблицы построить графики зависимости α
    p
    , α
    н
    , , Q
    н
    от сва- рочного тока (I
    св
    ).
    Содержание отчета по работе
    1. Расчетные формулы (выполняется дома в порядке подготовки к лабора- торной работе).
    2. Результаты опытов и расчетов.
    3. Графики зависимости коэффициентов и производительности от силы сварочного тока.
    1   2   3   4   5   6   7   8


    написать администратору сайта