Сварка (стр. 2 из 7)
Кремний - содержится в низко- и среднеуглеродистой стали в пределах 0,02-0,35%,в указанных пределах он не вызывает затруднений при сварке. При содержании кремния в специальных сталях от 0,8 до 1,5% сварка затрудняется из-за высокой жидкотекучести кремнистой стали и образования тугоплавких оксидов кремния.
Сера – соединяясь с железом, образует сульфид железа FeS , который является вредной примесью в металле шва. Сульфид железа в период кристаллизации сварочной ванны образует эвтектику FeS – Fe, имеющую меньшую, чем сталь, температуру плавления (940°C) и малую растворимость в жидкой стали.
Фосфор – снижает ударную вязкость металла шва. Для ликвидации вредного влияния фосфора необходимо уменьшить его содержание в металле шва созданием его соединений, нерастворимых в металле.
Свариваемостью называются способность металлов образовывать при установленной технологии сварки сварное соединение, металл шва которого имел бы механические свойства, близкие к основному металлу. При определении понятия свариваемости различают металлургическую и технологическую свариваемость.
Металлургическая свариваемость определяется процессами, протекающими в зоне сплавления свариваемых деталей, в результате которых образуется неразъёмное сварное соединение. На границе соприкосновения соединяемых деталей происходят физико-химические процессы, протекание которых определяется свойствами соединяемых металлов. Однородные металлы (одного хими-ческого состава) обладают одинаковой металлургической свариваемостью. Сварка разнородных металлов может не произойти, так как свойства таких металлов иногда не в состоянии обеспечить протекание необходимых физико-химических процессов в зоне сплавления, поэтому эти металлы не обладают металлургической свариваемостью.
Под технологической свариваемостью понимается возможность получения сварного соединения, определяемого видом сварки. При различных видах сварки происходит окисление компонентов сплавов. В стали, например, выгорает углерод, кремний, марганец, окисляется железо. В связи с этим в определение технологической свариваемости входит в определение химического состава, структуры и свойств металла шва в зависимости от вида сварки, оценка структуры и механических свойств околошовной зоны, склонности стали к образованию трещин, оценка получаемого при сварке сварного соединения. Технологическая свариваемость устанавливает оптимальные режимы и способы сварки, технологическую последовательность выполнения сварочных работ, обеспечивающие получение требуемого сварного соединения.
О свариваемости стали известного химического состава судят по эквивалентному содержанию углерода. Для этого каждый легирующий элемент оценивают с точки зрения его влияния на твёрдость (закаливаемость) стали по сравнению с влиянием углерода. Эквивалентное содержание углерода, %, может быть определено из выражения:
легирующих добавок.Таблица 1.
| Ст18ХГС | C, % | Mn, % | Cr, % | Ni, % | Si, % | P, % | S, % |
| 0,15-0,22 | 0,80-1,10 | 0,80-1,10 | 0,30 | 0,90-1,20 | 0,030 | 0,025 |
Сталь 18ХГС низкоуглеродистая, среднелегированная, 2 группа свариваемости, легированных добавок~3%.
Литые, кованые и штампованные заготовки обычно поступают на сварку в виде, не требующем дополнительных операций. По-другому обстоит дело с деталями из проката. После подбора металла по размерам и маркам стали необходимо выполнить следующие операции: правку, разметку, резку, обработку кромок, гибку и очистку под сварку.
Правка осуществляется созданием местной пластической деформации обычно в холодном состоянии. Наиболее частыми видами деформации листовой стали являются волнистость, местные выпучины и вогнутости, заломленные кромки, серповидность в плоскости листа.
Для правки листов и полос толщиной от 0,5 до 50мм широко используют многовалковые машины (число валков более 5). Исправление достигается многократным изгибом при пропускании листов между верхним и нижним рядами валков, расположенных в шахматном порядке. Листы толщиной менее 0,5мм правят растяжением с помощью приспособлений на прессах или на специальных растяжных машинах. Мелко- и среднесортовой, а также профильный прокат правят на роликовых машинах, работающих по схеме листоправильных.
В случаи необходимости создания более значительных деформаций правка и гибка должны производится в горячем состоянии.
Разметка. Разметка может быть индивидуальной (такая разметка трудоёмкая) и по наметочным шаблонам. Наметка более производительна, однако изготовление специальных наметочных шаблонов не всегда экономически целесообразно. Оптический метод по чертежу, проектируемому на размечаемую плоскость, позволяет вести разметку без шаблона.
Резка металла и обработка кромок. Механическую резку производят на ножницах, на отрезных станках и штампах на прессах. Для резки используют ножницы листовые с наклонным ножом, высечные, дисковые, комбинированные, пресс-ножницы, сортовые для резки уголка, швеллеров и двутавров, ручные пневматические и электрические. Отрезные станки применяют для резки труб, фасонного и сортового материала. Детали сварных конструкций вырезают на отрезных стаканах с дисковыми и ленточными пилами, трубоотрезных стаканах, на станках с абразивными кругами, в некоторых случаях гладким диском за счёт сил трения.
Термическая разделительная резка менее производительна, чем резка на ножницах, но более универсальна и применяется для получения свариваемых заготовок разных толщин как прямолинейного, так и криволинейного профиля.
Термическая разделительная резка основана на способности металла сгорать в струе технически чистого кислорода и удалении продуктов сгорания из полости реза. В зависимости от источника теплоты, применяемого для резки, различают газовую резку, основанную на использовании теплоты газового пламени; дуговую резку расплавлением с использованием теплоты электрической дуги, обычно горящей между разрезаемым металлом и электродом; плазменно-дуговую резку (резку сжатой дугой) - особый вид дуговой резки, основанный на вытеснении металла из полости реза направленным потоком плазмы.
Металл из полости реза в процессе термической резки удаляется:
· термическим способом за счёт расплавления и вытекания металла из полости реза;
· химическим способом за счёт окисления металла, его превращения в окислы и шлаки, которые также удаляются из полости реза;
· механическим способом за счёт механического действия струи газа, способствующей выталкиванию жидких и размягчённых продуктов из полости реза.
Термическая резка разделяется на ручную, механизированную и автоматическую. Ручная и механизированная резка выполняются по разметке, автоматическая - с помощью копирных устройств, по масштабному чертежу и на машинах с программным управлением.
Кромки подготавливают термическими и механическими способами. Кромки с односторонним или двусторонним скосом можно получить, используя одновременно два или три резака, располагаемых под соответствующими углами.
Гибка Листовые элементы толщиной 0,5-50мм для получения цилиндрических и конических поверхностей гнут на листогибочных вальцах с валками длинной до 13м.
Очистка поверхности металла под сварку. Очистку применяют для удаления с поверхности металла средств консервации, загрязнений, смазочно-охлаждающих жидкостей, ржавчины, окалины, заусенцев, грата и шлака.
При сварке с неочищенной поверхностью возникают различные дефекты шва: поры и трещины, а также ухудшается формирование шва. Для очистки проката, деталей и сварных узлов используют механические и химические методы. К механическим методам относятся дробеструйная и дробемётная обработка, зачистка металлическими щётками, иглофрезами, шлифовальными кругами и лентами.
Химическими методами очистки обезжиривают и травят поверхности свариваемых деталей.
Для предохранения металла от коррозии кроме очистки обычно пассивируют или грунтуют поверхности, что позволяет сваривать металл без удаления защитного покрытия.
Рис. 2 Геометрические (А) и конструктивные (Б) размеры кромок.
a - угол скоса кромки;
S – толщина металла;
а – притупление;
Стыки конструкций по мере сборки закрепляют прихватками – короткими сварными швами для фиксации взаимного расположения подлежащих сварке деталей. Прихватки размещают в местах расположения сварных швов, за исключением мест их пересечения. Длина прихваток для сталей с пределом текучести до 390 МПа должна быть не менее 50мм и расстояние между ними – не более 500м; для сталей с пределом текучести до 390 МПа прихватки должны быть длиной 100мм и расстоянием между ними – не более 400мм.
Моя конструкция не нуждается в досварочной термообработке, потому что она слишком большая по диаметру и по толщине металла.
Определение и расчёт параметров режима сварки конструкции начнём с диаметра электрода; диаметр электрода будет равен в первом слое dэ1=4 мм, а во втором слое dэ2=5 мм; первым накладывается корневой слой, а вторым – кольцевой. Идём дальше и определяем силу сварочного тока по формуле:
I=k×d;
I1=40×dэ1; I2=40×dэ2; из этих значений сделаем расчёт:
I1=40×4=160 А ; I2=40×5=200 А; далее находим марку электрода: УОНИИ - 13/45, далее находим род и полярность тока: -I(-) постоянный ток обратной полярности.
