1. Обоснование производственной программы

1.1 Назначение и основные требования, предъявляемые к проволоке

В каждой отрасли имеются задачи, которые связанны с соединением металлических деталей: получение надежных металлоконструкций, соединение труб большого диаметра, соединения различных деталей и механизмов, а также другие задачи, которые сможет решить только сварка.

Проволока из нержавеющей стали чаще всего используется для сварки конструкций из различного нержавеющего проката, так как такие изделия не могут вариться обычными электродами из черного металла, потому что это может привести к изменению химического состава на границе свариваемых деталей и соответственно к серьезному ухудшению качества шва по сравнению со свойствами соединяемых деталей. Проволока нержавеющая сварочная обычно используется как в специальных катушках, которые позволяют подавать ее точно и дозировано, так и бухтами.

Сталь типа  12Х13 может служить материалом для изделий, эксплуатируемых в слабоагрессивных средах (пищевая, мясомолочная, спиртоводочная отрасли промышленности, шахтное оборудование, медицинские и бытовые приборы). Свариваемость этих сталей удовлетворительная. В качестве сварочного материала применяются покрытые сварочные электроды марки УОНИ-13/НЖ  на проволоке 12Х13 – это электроды с фтористо-кальциевым покрытием и  они предназначены для сварки ответственных конструкций из хромистых сталей типа 08Х13, 12Х13 и наплавки уплотнительных поверхностей стальной арматуры.

Основное применение проволоки - это сварка нержавеющей стали различных марок, при этом проволока используется в качестве электродов или источника металла для сварочного шва и с успехом применяется как при газовой сварке, так и при электродуговой в среде инертных газов.

1.2 Обоснование выбора исходного сырья, марки стали и требования к заготовке

Основным материалом для изготовления проволоки является катанка диаметром 5,5-6,5 мм. Качество катанки определят свойства проволоки, проволочных изделий и основные технико-экономические показатели производства: производительность труда, расход основного и вспомогательных материалов, энергозатраты, уровень эффективности использования металла в народном хозяйстве. Основное условие получения катанки высокого качества - использование металла по сопутствующим, случайным, скрытым примесям и неметаллическим включениям. Практика показывает, что применение кислородно-конверторной стали с комбинированной продувкой значительно улучшает качество стали, потребительские свойства проволоки и проволочных изделий.

Проектом принята катанка 6,5 мм из стали марки 12Х13.

Химический состав стали 12Х13 представлен в таблице 1.1 [1].

Таблица 1.1 - Химический состав стали из катанки 12Х13 по ГОСТ 2246-70

Марка	С	Si	Mn	Cr	Ni, не более	S, не более	P, не более
Св-12Х13	0,09-0,14	0,30-0,70	0,30-0,70	12,0-14,0	0,60	0,025	0,030

Качество катанки является одним из главных факторов, определяющих технико-экономические показатели и качество продукции сталепроволочного производства.

Факторы прокатного производства определяют диапазон размеров катанки, точность формы и размеров ее поперечного сечения, макро- и микроструктуру и величину зерна, вид и количество поверхностных дефектов, количество и структуру окалины, механические свойства и их однородность по длине бунта, технологичность переработки катанки в проволоку, массу бунтов.

Общие требования к катанке, подвергаемой волочению в проволоку, можно сформулировать следующим образом:

1. Для производства широкого сортамента проволоки необходима катанка диаметром от 5,0 до 12,0 мм. Допускается изготовление катанки других размеров в соответствии с ГОСТ 2590 [2]. Нижний предел определяется экономической целесообразностью горячей прокатки, а верхний - возможностями действующего волочильного оборудования.

2. Допускаемое отклонение по диаметру и овальность катанки оказывают влияние на равномерность свойств проволоки по длине и стойкость волочильного инструмента, особенно на первой протяжке. Равномерность свойств проволоки зависит от допуска на диаметр при волочении её непосредственно из катанки. Овальность катанки сказывается на равномерности деформации и захвате смазки в первой волоке. Лучшие показатели катанки по допуску ±0,1...0,15 мм, овальности 0,2...0,4 мм.

3. Количество и состав окалины на катанке определяют условия её травления или удаления механическими способами. Количество окалины должно быть минимальным, так как это излишние потери металла, а состав окалины не всегда поддается регулировке. Количество окалины на углеродистой катанке, прокатанной на современных станах, снижается до 3 - 5 кг/т.

4. Неметаллические включения в углеродистой катанке: оксиды - нежелательны; сульфиды - не более 1 балла по ГОСТ 1778-81; сульфиды + оксиды + силикаты - не более

2.. .2,5 балла.

5. Макроструктура катанки не должна иметь при проверке на изломах усадочной раковины и рыхлости, пузырей, расслоений, трещин, шлаковых включений и флокенов, видимых невооруженным глазом.

6. Структура катанки должна обеспечивать максимальную пластическую деформацию волочением в состоянии поставки.

Требования к структуре определяются составом стали. Для углеродистых сталей, где С более 0,5 % наилучшей является мелкодисперсный пластинчатый перлит - сорбит, без значительного выделения цементита для заэвтектоидных сталей.

7. Величина действительного зерна в катанке должна быть в пределах 7 ... 10 баллов для сорбитизированной; 6 ... 10 баллов для ускоренно-охлажденной; 4 ... 7 баллов для охлажденной на воздухе.

8. Глубина обезуглероженного слоя на поверхности катанки не должна превышать 2,0 % от диаметра катанки. Величина обезуглероженного слоя обычно регламентируется стандартами на катанку.

При выборе марки стали необходимо учитывать требуемый уровень прочности, надежности и долговечности, а также технологию изготовления и экономию металла.

Свариваемость металлов характеризуется способностью изменять свойства шва и сварного соединения по сопоставлению со свойствами основного металла, способностью к взаимной кристаллизации. Косвенная оценка свариваемости металлов заключаются в оценке количества углерода и легирующих элементов в стали, и полученное количество сопоставляется с так называемым эквивалентным содержанием углерода, по которому оценивают свариваемость.

В общем случае по свариваемости стали условно подразделяют на четыре группы [3]:

- хорошо сваривающиеся - до 0,3% углерода;

- удовлетворительно сваривающиеся - до 0,38% углерода;

- ограничено сваривающиеся - до 0,48% углерода;

- плохо сваривающиеся - свыше 0,48% углерода.

Основным критерием этого разделения является количество углерода (не эквивалента углерода). Следовательно, процентное содержания углерода напрямую влияет на свариваемость материалов. С целью повышения сварочно-технологических свойств готовой проволоки процентное содержание углерода должно составлять менее 0,3%.

Принципиальная, или физическая, свариваемость - это способность металлов в условиях сварки образовывать соединение на основе взаимной кристаллизации. Принципиальной свариваемостью обладают все однородные металлы. Не свариваются металлы, не обладающие взаимной растворимостью, они образуют не межатомные связи, а хрупкие химические соединения.

Технологическая свариваемость в свою очередь подразделяется на тепловую (отношение металла к тепловому воздействию) и металлургическую технологическую свариваемость, которая учитывает отношение металла к плавлению, металлургической обработке и кристаллизации.[4]

Учитывается как критерий свариваемости окисляемость металла, стойкость к горячим и холодным трещинам. Особого внимания заслуживает участок перегрева в зоне термического влияния - как самая ослабленная область в сварном соединении. Она нагревается до температуры 1100- 1400ºС, поэтому структура металла в этой зоне - крупнозернистая с пониженными механическими свойствами (пластичностью и ударной вязкостью). Эти свойства тем ниже, чем крупнее зерно и шире зона перегрева (как у газовой сварки).

Оценочным показателем свариваемости металлов служит сопротивляемость к образованию горячих и холодных трещин, которые описаны в предыдущем разделе при рассмотрении кристаллизации металла шва. Существует много методов оценки свариваемости, применяемых в машиностроении и описанных в литературе, но они распространяются на однородные и, главным образом, стальные материалы. Все они имеют одну основную цель - оценить свариваемость металлов по стойкости против образования горячих и холодных трещин и склонности образовывать закалочные структуры в зоне термического влияния. На состояние зоны термического влияния, влияет содержимое химических элементов в стали, особенно углерода.

Для определения свариваемости металлов используются в основном два метода: моделирование условий работы сварного соединения, близких к реальным, с изготовлением образцов соединения, и пробы - испытание при сварке либо после сварки, с оценкой свариваемости, технологические пробы и т. д. Косвенные методы оценки свариваемости металлов (количественные) заключаются в оценке количества углерода и легирующих элементов в стали, и полученное количество сопоставляется с так называемым эквивалентным содержание углерода Сэкв по которому оценивают свариваемость.