Металлургическая свариваемость

Металлургическая свариваемость определяется процессами протекающими в зоне сплавления сварочных деталей ,в результате которого образуется неразъемное соединение.

Технологическая свариваемость –понимается возможность получения сварочного соединения, определяется способом сварки. При различных способах сварки происходит окисление компонентов сплавов .

Технологическая свариваемость устанавливает оптимальное режимы и способы сварки технологии последовательное выполнение сварочных работ ,обеспечивающих  получение требуемого сварочного соединениях. В процессе сварки в сварочных соединениях возможно образование трещин. По расположению относительно оси шва они могут быть продольными и поперечными.

Горячие трещины возникают в процессе кристаллизации металла шва.

Горячие трещины называют микро -и- макроскопические трещины ,проходят как правильно по границам кристаллов, а потому вызывают межкристаллические разрушения.

Холодные трещины образуется при температуры ниже 300 градусов ,в результате возникновения в сварочных соединениях значительных внутренних напряжений.

Холодные трещины, появляются после окончание сварки .

В закаливающихся сталях образуется холодные трещины, вызывает влияние Н.2 ,поступающий из металла в околошовную зону.

Низкоуглеродистые стали (  содержанием углерода до 0,25) ,газовую сварку ведут без особых затруднений . Сварку ведут нормальным пламенем . В  зависимости от толщины сварочного изделия подготавливают  кромки под сварку . Применяется пламя наибольшей мощности ,наконечники выбираются из расчёта расхода ацетилена 150-200 дм ¾  на 1 мм толщины сварочного металла ,используется при этом проволока большого диаметра.

Для получения равнопрочного с основным металлом соединения при сварке ответственных конструкции необходимо применять кремне- марганцовистую сварочную проволоку св-08Г,св 08ГА, св 08ГА. Во время сварки необходимо следить за тем, чтобы  кромки сварочного металла и конец присоединительной проволоки расплавлялись одновременно.

Чтобы расплавленный металл не стекал при левом способе сварки, изделие наклоняют на  10-15 против движения горелки.

В процессе сварки необходимо избегать отклонений  сварочного пламени от ванны расплавленного металла шва, так как это может привести к окислению металла шва кислородом воздуха.

Для уплотнения наплавления металла применяют проковку и последующую термообработку шва.

При сварке ответственных и толстостенных изделий применяют термическую обработку сварочных соединений. В качестве горючего газа применяют ацетилен или пан-бутан.

Выбор способа сварки.

Сваркой называется процесс получения неразъёмных соединений посредством установления межатомных связей между  свариваемыми частями при их нагревании или пластическом деформировании, или совместном действии того и другого.

Различают два вида сварки: сварка плавлением, сварка давлением. Наиболее распространена сварка плавлением. Сварка  плавления состоит в том, что металл по кромкам свариваемых частей оплавляется под действием теплоты источника нагрева - электрической дугой, газовым пламенем, расплавленным шлаком, плазмой, энергией лазерного луча. Сварка давлением состоит в пластическом деформировании металла по кромкам свариваемых частей путём их сжатия под нагрузкой при температуре ниже температуры плавления.

Электродуговая сварка – это процесс получения неразъёмного соединения за счёт  горения сварочной дуги и расплавления свариваемых кромок изделия и электродного металла, которые и образуют сварочный шов.

При газовой сварке кромки свариваемого  металла нагревают выходящим из горелки сварочным пламенем, получаемым при сгорании горючего газа в смеси с кислородом. Для формирования шва добавляют присадочный материал.

Левым способом газовой сварки называется такой способ, при котором сварка производится справа налево, сварочное пламя направляется на ещё не сваренные кромки металла, а присадочная проволока перемещается впереди пламени.

Левый способ наиболее распространён и применяется при сваривании тонких и легкоплавких металлов. При левом способе сварки кромки основного металла получают предварительный подогрев, что обеспечивает хорошее перемешивание сварочной ванны. При этом способе сварщик хорошо видит  сварочный шов, поэтому внешний вид шва лучше чем при правом способе.

Правым способом сварки называется такой способ когда сварка производится слева направо. Сварочное пламя направляется на свой участок шва, а присадочная проволока перемещается вслед за горелкой. Мундштуком грелки при правом способе выполняет незначительные поперечные колебания. Так как при правом способе сварочное пламя направления на сварочный шов, то кислород азота, воздуха и замедленное охлаждение  металла шва в процессе кристаллизации.

Качество шва при правом способе выше, чем при левом. Тепло пламени рассеивается меньше. Поэтому при правом способе сварки угол разделки шва делается не 90, а 60-70 уменьшает количество направленного металла и коробления изделия.

Выбор сварочных материалов.

Лонжероны изготовлены из полосовой низколегированной конструкционной стали толщиной 8 мм. Максимальные сечения лонжерона 262х80мм.

Стали подразделяются на углеродистые и легированные. По назначению различают стали конструкционные с содержанием углерода в сотых долях процента и инструментальные с содержанием углерода в десятых долях процента. Наибольший объем сварочных работ связан с использованием низкоуглеродистых и низколегированных конструкционных сталей.

Основным элементом в углеродистых конструкционных сталях является углерод, который  определяет механические свойства сталей этой группы. Углеродистые стали выплавляют обыкновенного качества и качественные.

Стали  углеродистые обыкновенного качества подразделяют на три группы: группа А- по химическим свойствам,

группа Б- по химическому составу,

группа В- по механическим свойствам и химическому составу.

Изготавливают стали следующих марок:

группа А- Ст0, Ст1, Ст2, Ст3,Ст4, Ст5, Ст6;

группа Б- БСт0, БСт1, БСт2, БСт3, БСт4, БСт5, БСт6;

группа В- ВСт0, ВСт1, ВСт2, ВСт3, ВСт4, ВСт5.

Углеродистую качественную сталь выпускают в соответствий с ГОСТ 1060-74.  Сталь имеет пониженное содержание серы.

Допустимое отклонение  по углероду (0,03-0,04%). Углеродистые стали в соответствии с ОСТ 14-1-142-84 подразделяют на три подкласса: низкоуглеродистые с содержанием углерода до 0,25% ; среднеуглеродистые с содержанием  углерода (0,25-0,60%) и высокоуглеродистые с содержанием углерода более 0,60%.

В сварных конструкциях в основном применяют низкоуглеродистые стали.

Все низкоуглеродистые стали хорошо свариваются существующими способами сварки плавлением. Обеспечение равнопрочности сварного соединения не вызывает затруднений.

Швы имеют удовлетворительную стойкость против образования кристаллизационных трещин. Это обусловлено низким содержанием углерода. Однако в сталях , содержащих углеродов по верхнему пределу, вероятность возникновения холодных трещин повышается, особенно с ростом скорости охлаждения ( повышение толщины металла, сварка швами малого сечения и другие). В этих условиях предупреждают появление трещин путём предварительного подогрева до 120-200(градусов).

Описание технологии изготовления изделия.

Технологической операцией называется часть технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте и охватывающая все последовательные действия рабочего и станка по обработке заготовки (одной или нескольких одновременно) обтачивание детали, выполняемое последовательно сначала на одном конце, а потом после поворота , то есть перестановка детали на другом конце, является одной операцией. Если же все заготовки данной партии обтачиваются сначала на одном конце, а потом на другом, то это составит две операции.

Технологический процесс механической обработки деталей должен выполнятся таким образом ,чтобы посредством наиболее рациональных и экономичных способов обработки удовлетворялись требования к деталям (точность обработки и шероховатость поверхностей, взаимное расположение осей и поверхностей, правильность контуров) , обеспечивающие правильную работу собранной машины.

Выбор оборудования для изготовления изделия.

Для полуавтоматической сварки применяются шланговые полуавтоматы толкающего типа.

Сопротивление прохождению проволоки зависит от количества изгибов шланга, его  длины и материла трущихся поверхностей проволоки и канала.

Это сопротивление при работе полуавтомата меняется, что ведёт к нарушению равномерности  подачи  проволоки и стабильности процесса сварки. Сопротивление проталкиванию проволоки  может настолько увеличится , что двигатель механизма  подачи остановится или начнётся пробуксовка проволоки в падающих роликах.

Для  порошковых проволок из алюминия и титана, имеющих повышенный коэффициент трения , сопротивление проталкиванию намного больше, чем для  стальных проволок сплошного сечения. Поэтому для снижения  сопротивления  проталкиванию применяют спирали, изготовленные из материалов с малым  коэффициентом трения, или обычные, спирали, смазанные нейтральной  смазкой. Применение спиралей из бронзы снижает сопротивление в два-три раза по сравнению со сталью.

Выбор оборудования для заготовочных операций.

Технология слесарной обработки содержит ряд основных операций: разметка, рубка, правка, гибка, металлов, резка, опиливание, сверление, зенкование , зенкерование и развертывание отверстий, нарезание резьбы, клёпка, притирка, доводка, пайка.

Основным видом оборудования для изготовления заготовок для сварного изделия является слесарный верстак -специальный стал, который должен быть прочным  и устойчивым .

При выполнении слесарных работ необходимо прочно закреплять обрабатываемые детали или заготовки, для этой  цели на слесарном верстаке устанавливают тиски. Они  бывают трёх-четырёх видов: стуловые ; параллельные; ручные; магнитные.

Стуловые тиски получили название от способа крепления их на деревянном основании в виде стула, а в дальнейшем их приспособили для крепления  на верстаках. Они состоят  их подвижной и не подвижной  губок, на конце неподвижной части  находится лапа для крепления тисков  к столу. Размеры тисков определяются шириной губок и раскрытием (разводом) их.

Ширина гибок изготавливается от 100 до 180 мм. Достоинство – простота конструкции. Недостаток – не во всех положения губок осуществляется параллельный захват.

Используется при выполнении тяжелых грубых работ с применением ударных  нагрузок (при рубке, клёпке, гибки).

Параллельные тиски подразделяются на поворотные и неповоротные. Для увеличения срока службы тиски имеют сменные губки из инструментальной стали, на которые нанесены крестообразные насечки.

Шарнирные ручные тиски, ширина губок тисков 35-56 мм. Развод 28-55 мм.

В зависимости от формы и размеров материала заготовок разрезание осуществляют с помощью ручного  или механизированного инструмента: острогубцы ( кусачки); ручные и электрические ножницы; ручные и пневматические ножовки; труборезы.

Ручная ножевка применятся для разрезания толстых листов металла круглого и профильного проката.

Ножевочные рамки изготавливают двух типов: цельные и раздвижные. Труборез  состоит из скобы, двух неподвижных роликов, одного подвижного ролика и рукоятки с резьбовой частью.

Выбор оборудования для сварки.

Схема шлангового полуавтомата толкающего типа.

В полуавтомате механизирована лишь одна операция – подача электродной проволоки в дугу, а перемещение дуги для образования шва производится сварщиком вручную. Автоматическая подача проволоки с катушка осуществляется подающим механизмом , состоящим из электродвигателя переменного или постоянного тока, коробки скоростей ведущего или прижимного ролика. Проволока подаётся роликами с постоянной заданной скоростью через внутренний канал гибкого шланга, держатель и наконечник. Сварщик держит горелку и вручную перемещает  её по шву.

Одной из основных частей полуавтомата является шланг, состоящий из проволочной спирали с оплёткой и резиновой оболочкой, по внутреннему каналу которой проходит электродная проволока. Сварочный ток, охлаждающая вода и защитный газ подводятся отдельно. В комбинированных шлангах кроме электродной проволоки  в данной оболочке проходят токопроводящий провод, провода цепи управления, защитный газ и охлаждающая вода. Комбинированный гибкий  шланг имеет большую массу, сварщику трудно управлять им. Современные полуавтоматы снабжаются автономными шлангами.

Для сварки лонжерона применялся полуавтомат ВДУ-505, Длина шланга составляет не более 3,5м. На горелке находится кнопка включения подающего механизма. В полуавтоматах для сварки в защитном газе одновременно с пуском электродвигателя срабатывает реле для автоматического включения газового клапана. При этом начинается подача электродной проволоки и газа. При размыкании сварочной цепи реле обесточивается и размыкает свои контакты. Подача электродной  проволоки и газа прекращается.

Электродвигатель для подачи сварочной проволоки подключается чаще всего к источнику питания сварочного тока или к сети через понижающий трансформатор 380/36 В.

Таблица 1.

Технические характеристики полуавтоматов.