1. Термическая обработка сварных соединений теплоустойчивых сталей.

Трудности при сварке теплоустойчивых сталей – большие толщины свариваемого металла (до 200 мм), необходимость обеспечения устойчивости к образованию холодных трещин. Сварку ведут с подогревом 200 ºС … 400 ºС и термообработку выполняют не охлаждая сварочного соединения до комнатной температуры, не позднее 72 часов после выполнения шва.

Для обеспечения требуемой работоспособности сварное соединение подвергают термообработке в виде высокого отпуска. После высокого отпуска ЗТВ по своим свойствам приближается к основному металлу. При выборе режимов отпуска стремятся снять остаточные напряжения и восстановить свойства сварного соединения. При этом необходимо учитывать возможное охрупчивание металла шва и ЗТВ в процессе термообработки.

Стали с содержанием V,Nbсклонны к дисперсионному отвердеванию при высоком отпуске. Пример: выдержка при температуре 600…650 ºС в течение 1…6 часов приводит к снижению работы зарождения трещины с 2,6 МДж до 0, при этом повышается предел текучести на 40%. Отпуск при температуре 700 ºС в течение 6 часов позволяет получить удовлетворительные пластические прочностные свойства, однако в первые 30 минут наблюдается значительное дисперсионное отвердевание. Отпуск при температуре 750 ºС в течение 6 часов позволяет получить высокие прочностные и вязкостные свойства в целом.

Выбор температуры подогрева.

Температура подогрева – самостоятельный фактор технологического процесса. Она зависит от марки стали, толщины свариваемых элементов, температуры окружающей среды. При комнатной температуре, металл находится в квазихрупком состоянии, т.е. при охлаждении до комнатной температуры он переходит из пластичного в хрупкое состояние. Следовательно, минимальная температура сопутствующего подогрева должна быть равна критической температуре хрупкости самой хрупкой зоны сварного соединения, с учётом толщины металла. При высокой температуре подогрева возможно образование холодных трещин по механизму синеломкости, следовательно, максимальная температура подогрева ограничивается температурой синеломкости. Повышение стойкости метала к образованию холодных трещин: 1) уменьшением влаги, содержащейся в сварочных материалах; 2) связыванием атмосферного водорода в стойкие химические соединения; 3) уменьшением поглощения ионов водорода металлом шва за счёт рода и полярности тока.

Потом используют низкотемпературную термообработку, называемую отдыхом. В процессе отдыха не происходит каких-либо структурных превращений.

Термообработка сварных соединений.

Для обеспечения требуемых свойств, повышения работоспособности, сварные соединения подвергают высокому отпуску. Сварные соединения с содержанием NbиVсклонны к охрупчиванию ввиду дисперсионного отвердевания. Основная цель высокого отпуска – устранение остаточных напряжений при повышении пластичности и вязкости.

2. Особенности формирования соединений при сварке давлением.

При сварке давлением, соединения формируется в три этапа: 1) активация контактных поверхностей; 2) образование физического пятна контакта; 3) объёмное взаимодействие.

Рис. 1.1. Этапы образования соединения при точечной сварке

Процесс сварки характерен весьма малым временем сварки при больших сварочных токах и усилиях, обеспечивающих локальное плавление металла. Необходимым условием формирования соединения является образование общей зоны расплавления заданных размеров, что обеспечивает важнейшие эксплуатационные свойства—прочность и герметичность соединения. Размеры ядра или шва регламентируются ГОСТ 15878—79.

При сварке образование соединения происходит в значительной мере по единой схеме, состоящей из трех этапов I—III (рис. 1.1).

П

Рис. 1.2. Основные и сопутствующие процессы при образовании соединений

ервый этап начинается с момента обжатия деталей, вызывающего пластическую деформацию микронеровностей в контактах электрод—деталь и деталь—деталь. Последующее включение тока и нагрев металла облегчают выравнивание микрорельефа, разрушение поверхностей пленок и формирование электрического контакта. Нагретый металл деформируется преимущественно в зазор между деталями, и образуется уплотняющий поясок.

Второй этап характеризуется расплавлением металла и образованием ядра. По мере прохождения тока ядро растет до максимальных размеров — по высоте и диаметру. При этом происходит перемешивание металла, удаление поверхностных пленок и образование металлических связей в жидкой фазе. Продолжается процесс пластической деформации и тепловое расширение металла. К концу этого этапа отмечается почти полная осадка рельефа.

Третий этап начинается с выключения тока, сопровождающегося , охлаждением и кристаллизацией металла. Образуется общее для деталей литое ядро. При охлаждении уменьшается объем металла и возникают остаточные напряжения. Для снижения уровня этих Напряжений и предотвращения усадочных трещин и раковин требуются значительные усилия.

Для получения следующего соединения цикл через определенную паузу вновь повторяется.

Процессы пластической деформации при сварке второй и последующих точек на всех трех этапах облегчаются. Снижается также скорость кристаллизации ядра, что приводит к уменьшению остаточных напряжений.

На первом этапе сопутствующие процессы ввиду относительно малой, деформации и низкой температуры зоны сварки не получают большого развития. При появлении на втором этапе расплавленного ядра резко возрастает тепловое расширение металла, появляется опасность выплеска, вследствие теплопроводности отмечается нагрев околошовной зоны, изменение исходной структуры металла, массоперенос в контакте электрод—деталь. На третьем этапе при охлаждении металла происходит кристаллизация металла ядра, образование литой структуры и значительных остаточных напряжений, продолжается теплопередача в околошовную зону и изменение структуры металла в этой части соединения. Степень развития сопутствующих процессов и изменения первоначальных свойств металла может быть уменьшена например, за счет уменьшения скорости нагрева (роста сварочного тока) и увеличения .усилия на стадии охлаждения.

Обеспечение высокого качества сварки и максимальной производительности процесса для данной толщины, формы и материала изделий определяется правильностью выбранного режима сварки.

Режим сварки — совокупность электрических, механических и временных параметров, обеспечиваемых сварочным оборудованием для получения качественного соединения. Кроме того, качество соединений зависит от техники сварки, формы электродов, качества сборки и подготовки поверхности, сварочного оборудования, системы контроля и от других конструктивно-технологических факторов.

Билет 17.

1.сталь 14ГФ – низкоуглеродистая низколег. Обладает хорошей свариваемостью и повышенными механическими свойствами, сто позволяет использовать ее в широком спектре машиностроительной и строительной отраслей. Не имеет склонности к образованию горячих и холодных трещин. Не имеет склонность к хрупкому разрушении при нормальном температурном режиме. Имеет механическую прочность на 20-30% выше, чем у нелегированных сталей с аналогичным содержанием С. Особенностей технологии сварки нет.

2.принимая в расчет серийность производства, размеры изделия и форму шва следует применить полуавтоматическую сварку в среде защитного газа СО2 и сварочная проволока Св08Г2С – сходная по химсоставу и наиболее распространенная в производстве.

3.требуемый катет сварного шва:

N-срезающее усилие, Н (60∙10³); τ – предельно допустимое напряжение, МПа (300);

L=25+25+20=70мм– суммарная длина сварных швов,м (70·10-³)

Для выполнения условия прочности необходимо принять катет таврового шва К=3мм, что обеспечивает значительный запас, следовательно стыковой шов можно .

Обозначение сварного шва: ГОСТ 14771 – 76 –Т1-∆3-ПУП

4. Сварочный ток: K_п – коэффициент пропорциональности, для сварки в СО2 дляd_э=1,5 – (1,75)

глубина проплавления металла

Напряжение на дуге: U= 19 + 0,037I_cd =19+0,037∙115 = 23В

Для сварки в СО2 требуется постоянный ток и жесткая характеристика, это могут обеспечить выпрямитель ВДУ-306 и подающий полуавтомат ПДГ-306.

5. продольный уголок устанавливается по двум упорным пальцам вдоль наружной полки и прижимается ко внутренней грани посредством поперечных уголков. Поперечные уголки устанавливается аналогично базируются по поперечным пальцам. Приспособление: стол с тремя вертикальными пальцами и двумя горизонтальными пневмацилиндрами.

6.резка заготовок на комбинированных и гельотинных ножницах, зачистка кромок, сборка на сборочном столе. Сварка. Контроль – визуальный.