Сэкв. = С + Мn 16 + Сr +Мо +V 15 +Ni + Cu 115 (1)
где С – содержание углерода в стали, в процентах;
Мn– содержание марганца в стали, в процентах;
Сr– содержание хрома в стали, в процентах;
Мо – содержание молибдена в стали, в процентах;
V– содержание ванадия в стали, в процентах;
Ni– содержание никеля в стали, в процентах;
Сu– содержание меди в стали, в процентах.
С экв. = 0,18 +1,616 +0,2 +0,08 +0,0515 +0,4 +0,35115 = 0,41%
При таком проценте эквивалента углерода и при толщине металла 5мм, подогрев не нужен.
2.1. Изменение технологического процесса
2.2 Выбор и обоснование способов сварки
Для постановки прихваток при сборке конструкции, выбираю ручную дуговую сварку, так как для данного вида работ применение этого способа считаю наиболее целесообразным.
Сущность данного процесса заключается в том, что металл плавится за счет тепла электрической дуги, горящей между электродом и изделием. Защита расплавленного металла от окружающей среды производится за счет обмазки электрода.
Преимуществом этого способа является его простота в обращении, отличительной особенностью является универсальность и маневренность. Основной недостаток – низкая производительность от 15 до 20%.
Коэффициент плавления 8.5 – 9.5 г/А час
Коэффициент наплавки 8.5 – 9.5 г/А час
Коэффициент потерь 7 – 8 г/А час
Для приварки перекрестного набора выбираю механизированную сварку в среде СО2. Сущность способа заключается в том, что металл плавится за счет тепла электрической дуги, горящей между автоматически подающейся проволокой и изделием. Защита расплавленного металла от окружающей среды производится защитным газом, который подается к месту сварки рабочим давлением от 10 до 15 МПа. Защитные газы обеспечивают высокое качество сварных соединений. Сварка может производиться во всех пространственных положениях и применима практически к любому сплаву, из которого созданы сварные конструкции.
Преимущества способа – производительность больше, чем при ручной сварке.
Недостаток – выгорание легирующих элементов в результате диссоциации газа СО2 на газ СО и атомарный кислород, который способствует выгоранию.
Коэффициент плавления 12 – 15 г/А час
Коэффициент наплавки 10 – 12 г/А час
Коэффициент потерь 12 – 15 г/А час
Для сварки швов большой протяженности выбираю автоматическую сварку под слоем флюса. Сущность данного способа заключается в том, что металл плавиться за счет тепла электрической дуги, горящей между автоматически подающейся проволокой и изделием. Защита расплавленного металла от окружающей среды производится за счет свободно сыплющегося флюса из бункера, скорость сварки регулируется автоматически.
Преимущества данного способа – надежная защита около шовной зоны сварки от окружающей среды, большая производительность сварки.
Коэффициент наплавки 14 – 16 г/А час
Коэффициент плавления 15 - 20 г/А час
Коэффициент потерь 12 – 15 г/А час
2.3 Выбор и обоснование рода тока и полярности
Для ручной дуговой сварки покрытыми электродами, считаю целесообразным применить постоянный ток обратной полярности, так как при этом токе швы получаются плотными, беспористые, герметичные и по структуре соответствуют спокойной стали.
Для механизированной и автоматической сварки выбираю постоянный ток обратной полярности, так как при этом формирование сварного шва наилучшее, дуга горит стабильно. При прямой полярности процесс сварки характеризуется наименьшим разбрызгиванием даже при сварке значительно малыми токами.
Хотя коэффициент плавления электродной проволоки при сварке обратной полярности в 1,5 – 1,8 раза меньше, чем при сварке на прямой полярности. Это преимущество в большинстве случаев не удается использовать, так как при сварке на прямой полярности ширина шва значительно меньше, а высота выпуклости значительно больше, чем при сварке на обратной полярности. Кроме того сварка на прямой полярности характеризуется увеличением окислением элементов и повышением склонности сварного шва к образованию пор.
2.4 Выбор и обоснование сварочных материалов
Для ручной дуговой сварки при постановке прихваток выбираю электроды типа Э50 марки УОНИ 13\55 по ГОСТ 9467-75.
Электроды данного типа относятся к электродам с фтористо-кальциевым покрытием и состоят из карбонатов кальция и магния, плавикового шпата и ферросплавов. Электроды с таким покрытием называют также низководородистыми, так как наплавленный металл содержит водорода меньше, чем при других покрытиях.
Наплавленный металл по составу соответствует спокойной стали, отличается чистотой, малым содержанием кислорода, азота и водорода; понижено содержание серы и фосфора, повышено - марганца (0,5 – 1,5%) и кремния (0,3-0,6%). Металл устойчив против старения, имеет высокие показатели механических свойств, в том числе и ударной вязкости, и нередко по механическим свойствам превосходит основной металл. Электроды с таким покрытием рекомендуются для наиболее ответственных конструкций из среднеуглеродистых и низколегированных и конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву до 500 МПа, когда к металлу предъявляются повышенные требования по пластичности и ударной вязкости.
Данные электроды чувствительны к наличию окалины, ржавчины, масла на кромках основного металла и в этих случаях дают поры, как и при отсыревании электродов. Свойства наплавленного металла можно менять в широких пределах, меняя количество ферросплавов в покрытии.
Механические свойства сварного соединения характеризуются высокой прочностью и вязкостью, ударная вязкость для УОНИ 13/55 составляет 25-30 кГм/см2.
Качество сварки электродами указанной марки высокое, показатели механических свойств сварного шва и наплавленного металла получаются часто выше показателей основного металла.
Химический состав покрытия электродов типа Э50 марки УОНИ 13/55 представлен в таблице 3.
Таблица 4 – Химический состав покрытия электрода
В процентах
| мрамор | Плавиковый шпат | кварц | ферромарганец | ферросилиции | ферротитан |
| 54 | 15 | 9 | 5 | 5 | 12 |
Таблица 5 – Химический состав электродного стержня УОНИ 13/55.
В процентах
| С | Si | Mn | Cr | Ni | S | P |
| 0.01 | 0.03 | 0.1 | 0.25 | 0.03 | 0.03 | 0.03 |
Таблица 6 – Химический состав электродного стержня УОНИ 13/55
| Предел прочности МПа/мм | Относительное удлинение, % | Ударная вязкость МПа/мм |
| 460 | 22 | 140 |
Паспорт электрода.
Э50 А-УОНИ 13/55-40-УД2 , ГОСТ 9467-75.
Е 432 (5) – Б 0
Э 50 А – тип электрода;
Э – электроды для дуговой сварки;
А – улучшенного качества;
УОНИ 13/55 – марка электрода;
4,0 – диаметр электрода;
У – электроды для сварки углеродистых и низколегированных сталей;
Д2 – толстым покрытием второй группы;
432 (5) – группа индексов, указывающая на характеристики наплавленного металла и металла шва;
43 – временное сопротивление разрывов
2 – относительное удлинение > 22%
5 – имеет ударную вязкость не менее 34.3 Дж/см при t-40 градусов;
Б – основное покрытие;
1 – для сварки во всех пространственных положениях;
0 – на постоянном токе обратной полярности.
Таблица – 7 Механические свойства электродов марки УОНИ 13/55
| Параметры | Значение |
| Вид состава покрытияРод тока и полярностьВременное сопротивление при натяжении, МПаОтносительное удлинениеУдарная вязкость, Дж/смВременное сопротивление при натяжении, МПаУгол загиба | БПостоянный, обратной полярности46020130500150 |
Сварку электродами с этим покрытием осуществляют на постоянном токе обратной полярности. Вследствие малой склонности металла шва к образованию кристаллизационных и холодных трещин электроды с этим покрытием используют для сварки больших сечений, тугоплавкий флюс.
Для механизированной сварки в среде СО2 выбираю сварочную проволоку марки СВ – 08Г2С по ГОСТ 2246 – 70, так как она более похожа по химическому составу и механическим свойствам для стали марки Д32 и защитный газ ( углекислый газ ) первого сорта, то есть сварочный, где содержание СО2=99.5 процентов по ГОСТ 8050-85.
Химический состав сварочной проволоки СВ-08Г2С показаны в таблицы 8
Таблица 8 - Химический состав сварочной проволоки СВ-08Г2С
| Марка | C | Si | Mn | Cr | Ni |
| Св-08Г2С | 0,05 – 0,11 | 0,70 – 0,95 | 1,80 – 2,10 | ≤0,2 | ≤0,25 |
*В процентах
Механические свойства сварочной проволоки СВ-08Г2С показаны в таблицы 9
Двуокись углерода часто получают при воздействии серной кислоты на мел, но так же ее можно получать при обжиге известняка (40% СО2),сжигании кокса и антрацита в специальных топках (до 18% CО2), из газов брожения пищевых продуктов и других производствах.
В зависимости от способа получения себестоимость может изменятся в пределах ( в 3-5 раз ).
Обычно газ поступает в баллонах в жидком состоянии. В стандартный баллон с водяной емкостью 40 л заливается 25 кг жидкой углекислоты. При испарении 1л жидкого СО2 при О°с и давления 760мм рт.ст. получается 506:8 л газа.. Газ занимает 67,5% всего объема баллона при нормальном давлении, так как плотность у СО2 в 1,5 раза больше, чем у воздуха , он просто выталкивает воздух из пространства.