2020-04-20
405
Цель работы: Научиться оценивать свариваемость сталей.
Содержание работы:
Под свариваемостью понимается свойство металла или сочетания металлов образовывать при установленной технологии сварки соединения, отвечающие требованиям, обусловленным конструкцией и эксплуатации изделия.
Важное требование при сварке стали – обеспечение равнопрочности сварного соединения с основным металлом и отсутствие дефектов в сварном шве.
Эквивалент углерода металла [С]экв низкоуглеродистых низколегированных сталей, независимо от состояния их поставки – горячекатаные, нормализованные и термически упрочненные – определяется по формуле:
, (6.1)
где С, Мn, Сr, Мo, V, Ti, Ni, Cu, B – содержание, % от массы, в составе металла трубной стали соответственно углерода, марганца, хрома, молибдена, ванадия, ниобия, титана, меди, никеля, бора.
Величина эквивалента углерода углеродистых марок стали, например, Ст.3, а также стали 10, 20 и низколегированной стали, только с кремнемарганцевой системой легирования, например, марок 17 ГС, 17Г1С, 09Г2С), рассчитывается по формуле:
|
|
|
(6.2)
Сu, Ni, Сr содержащиеся в трубных сталях как примеси, при подсчете не учитываются.
Если значение [С]экв < 0,46 для толщины металла до 8 мм, то подогрев не требуется; если толщина металла больше 8 мм, то необходимо подсчитать эквивалент углерода с учётом толщины по формуле:
, (6.4)
где [С]х – химический эквивалент углерода;
[С]р – размерный эквивалент углерода.
Химический эквивалент углерода определяется по формуле:
(6.5)
Размерный эквивалент углерода определяется по формуле:
, (6.6)
где S – толщина стали, мм.
Определив полный эквивалент углерода, можно найти необходимую температуру предварительного подогрева из выражения:
(6.7)
Для расчета склонности стали к образованию горячих трещин используется показатель Итамуры, который определяется по формуле:
HCS = 
< 4 (6.8)
Если полученное значение < 4, то сталь не склонна к образованию горячих трещин.
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №3
Расчет режимов ручной дуговой сварки
Цель работы: Научиться рассчитывать основные технологические режимы ручной дуговой сварки.
Содержание работы:
При разработке технологии РДС необходимо определить: марку электрода, диаметр электрода, сварочный ток, форму разделки кромок деталей, напряжение дуги, вид тока и скорость сварки.
Марку электрода выбирают зависимости от марки материала свариваемых деталей. При этом необходимо учитывать, чтобы механические свойства и химический состав наплавленного металла и металла свариваемых деталей были одинаковыми.
|
|
|
Диаметр электрода dэл выбирают в зависимости от толщины свариваемых деталей (табл.2.1).
Таблица 2.1
| Толщина свариваемых деталей, мм | 1 – 5 | 6 – 8 | свыше 10 |
| Диаметр электрода, мм | 1 – 3 | 4 – 5 | 6 – 8 |
Значение сварочного тока для сварки стыкового соединения в нижнем положении определяется по формулам:
Iсв = kd; (2.1)
Iсв = k1d1,5, (2.2)
где d – диаметр электрода, мм;
k, k1 – коэффициенты (k=35…50, k1=20…25).
Для определения сварочного тока при сварке электродамидиаметром 4 и 5 мм пользуются формулой (2.1). При сварке электродами, диаметр которых меньше 4мм пользуются формулой (2.2).
Согласно полученному току и выбранному электроду рассчитываем плотность сварочного тока в А/мм:
j = 4 Iсв/d2 (2.3)
Напряжение на дуге определяется согласно следующей формуле:
(2.4)
Скорость сварки Vсв (скорость перемещения электрода) выбирают в зависимости от диаметра электрода, расположения сварного шва в пространстве и толщины свариваемых деталей. Либо определяют по формуле:
, см/с (2.5)
где aн – коэффициент наплавки электрода, г/А×ч;
Iсв – сварочный ток, А;
g – удельный вес металла (g = 7,8 г/см3);
Fн – площадь наплавки, см2.
Площадь наплавки в свою очередь определяется исходя из выражения:
(2.6)
Для расчёта глубины провара необходимо определить погонную энергию:
, (2.7)
Радиус изотермы температуры плавления определяется:
, см (2.8)
Согласно значению изотермы плавления определить глубину проплавления корневого шва по следующему выражению:
h1 = (0,3...0,5)r,см (2.9)
Для расчета режимов сварки для последующих слоев шва необходимо снова выбрать диаметр электрода, который должен быть больше диаметра электрода, выбранного для корневого слоя шва на 1мм. Площадь наплавки для последующих слоев определяется исходя из выражения:
(2.10)
Завершающей операцией расчетов режимов сварки является определение количества слоев сварного шва по следующей формуле:
(2.11)
Количество наплавляемых слоев должно быть целым числом. Если число слоев получается не целое, то необходимо округлить до целого числа и произвести корректировку площадей наплавки.
Содержание отчёта:
1. Записать задание согласно своему варианту (табл. 2.3).
2. Зарисовать вид разделки кромок свариваемой заготовки, с указанием геометрических размеров.
3. Выполнить расчет основных технологических режимов РДС согласно приведенной методики.
4. Оформить результаты проведенных расчетов режимов сварки в табл. 2.2.
Таблица 2.2
Режимы сварки
| Слой шва | Диаметр электродной проволоки, мм | Ток, А | Напряжение, В | Скорость сварки, м/ч |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
Таблица 2.3
Задание к практической работе №2
| № | Марка стали | Толщина заготовки, мм | № | Марка стали | Толщина заготовки, мм |
| 1 | 09Г2С | 3 | 16 | 10Г2 | 11 |
| 2 | 16ГС | 7 | 17 | 15Г2СФ | 8 |
| 3 | 09Г2ФБ | 9 | 18 | 10Г2С1 | 5 |
| 4 | 10Г2ФБ | 6 | 19 | 17Г1С | 6 |
| 5 | 14Г2 | 8 | 20 | 17ГС | 3 |
| 6 | 15ГС | 4 | 21 | 12ХМ | 9 |
| 7 | 14ХГС | 5 | 22 | 16ГС | 10 |
| 8 | 15ХМ | 7 | 23 | 20 | 12 |
| 9 | 20Х | 3 | 24 | Ст 3 | 8 |
| 10 | 15ГС | 7 | 25 | 12ХМ | 4 |
| 11 | 14ХГС | 10 | 26 | 16ГС | 11 |
| 12 | 15ХМ | 12 | 27 | 20 | 5 |
| 13 | 20Х | 9 | 28 | Ст 3 | 7 |
| 14 | 09Г2С | 4 | 29 | 15Г2СФ | 9 |
| 15 | 10Г2ФБ | 5 | 30 | 15ГС | 11 |
