Контрольная работа по дисциплине "Технология электрической сварки плавлением"

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

СВЕРДЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ

 

 

Государственное образовательное учреждение

Среднего профессионального образования

Свердловской области

«НИЖНЕТАГИЛЬСКИЙ ТЕХНИКУМ

МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИХ ПРОИЗВОДСТВ И СЕРВИСА»

 

 

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по учебной дисциплине

Технология электрической сварки плавлением

Вариант №19

 

 

 

 

 

 

 

Преподаватель:

Зашляпина Наталья Ливерьевна

 

 

Выполнил:

студент группы №501

специальность 150203

Манаев Дмитрий Олегович

 

 

 

 

 

 

 

Нижний Тагил 2011

 

Задание 1

Технология сварки низколегированных теплоустойчивых сталей.

Теплоустойчивой называют сталь, обладающую повышенной механической прочностью при высоких температурах и длительных постоянных нагрузках.

Наряду с обычными величинами, определяющими механические свойства стали, критерием механической прочности теплоустойчивой стали в нагретом состоянии служит предел ползучести и длительная прочность.

Ползучестью называется способность нагретого до определенной температуры металла под воздействием длительных постоянных нагрузок постепенно пластически деформироваться. Величина этих нагрузок значительно меньше величины нагрузок, вызывающих деформацию металла при кратковременном нагружении. Ползучесть оценивается напряжением, при котором через определенный отрезок времени (обычно десятки, сотни тысяч часов) при заданной температуре деформация ползучести получит заранее заданное значение, например 1-2%.

Длительная прочность определяется напряжением, вызывающим разрушение металла при заданной температуре за определенный отрезок времени.

Наибольшее применение получили теплоустойчивые стали при изготовлении современных паровых энергетических установок, где наряду со сварными конструкциями нашли применение сложные по форме лито-сварные конструкции.

Для повышения теплоустойчивости сталей в их состав вводят легирующие элементы (Mo, W, V), энергично повышающие температуру разупрочнения стали при нагреве. Для обеспечения теплоустойчивости сталей в их состав вводят хром, образующий плотную защитную пленку окислов на поверхности металлов.

Существует большое количество марок сталей с различным уровнем жаропрочности: так, стали марок 15XMA, 20ХМА применяют для изготовления деталей паровых турбин, работающих при температурах до 520гр. С, сталь 12Х1МФ – для изготовления узлов установок, работающих при температурах до 580гр. С, а сталь 20ХМФЛ – до температуры 550гр. С. Теплоустойчивые стали могут быть сварены всеми способами электрической сварки плавлением, но в связи с тем, что узлы энергоустановок, изготовляемых из этих сталей имеют сложную форму, автоматическая сварка находит ограниченное применение; широко применяется ручная сварка толстопокрытыми электродами и сварка в защитных газах.

Ручная варка

Ручная сварка теплоустойчивых сталей производится электродами с основным фтористо-кальциевым покрытием. Электроды с покрытием этого типа обеспечивают повышенную раскисленность металла шва при малом содержании неметаллических включений и водорода, вследствие чего достигается высокая пластичность и ударная вязкость швов. Но перед их использованием во избежании образования пор в металле шва требуется их сушка при 150-200гр. С. Ручная сварка должна производиться ка можно короткой дугой и свариваемые кромки следует тщательно зачистить от ржавчины и окалины.

Ее обычно используют при монтаже котлов и паропроводов и сварке труб поверхностей нагрева к коллекторам, а также при сварке литых деталей турбин и заварке дефекта в отливках.

В зависимости от условий работы конструкции подбирается тот или иной тип, марка электрода и вид термообработки после сварки.

Для уменьшения вероятности образования кристаллизационных трещин, а также карбидов, обусловливающего расход легирующих элементов, упрочняющих феррит, содержание углерода в металле, наплавленном ранее указанными электродами, не должно превышать 0,13%.

При изготовлении некоторых конструкций из листовой молибденовой стали малых толщин сварка может производиться без предварительного подогрева, а при толщине более 6мм сварка производится с предварительным подогревом. Температура подогрева увеличивается с увеличением толщины. Многослойную сварку следует выполнять каскадным методом. При сварке трубчатых элементов с толщиной стенки более 6мм и содержании углерода более 0,18% обязательным является предварительный подогрев с таким расчетом, чтобы температура металла труб в зоне. Прилегающей ко шву, во время сварки была не ниже 200гр.С.

Заварка стыков, как правило, должна выполняться без перерывов. Если имел место вынужденный перерыв, то надо обеспечить равномерное и медленное остывание, а перед возобновлением сварки снова нагреть детали до 200гр.С.

Сварка в углекислом газе

Сварка в углекислом газе теплоустойчивых сталей позволяет значительно расширить объем применения механизированных способов сварки в энергомашиностроении. При сварке в углекислом газе сталей 15ХМА и 20ХМА применяется сварочная проволока Св-10ХГ2СМА, что обеспечивает равно прочность сварного соединения с основным металлом по всем показателям. Но сварка должна производиться с предварительным подогревом до температуры 250-300гр.С. Сварка в углекислом газе сталей 12Х1МФ,20ХМФЛ производиться с предварительным и сопутствующим подогревом до 300гр.С. проволокой Св-08ХГСМФА. Режимы сварки практически не отличаются от режимов сварки низколегированных сталей.

После окончания сварки конструкция подвергается отпуску по режиму: посадка в печ при температуре 300гр.С., нагрев до 680гр. С. Со скоростью 40-50гр.С. в продолжении 4ч. Охлаждение до 200гр. С. со скоростью 40-50гр.С. и с последующим остыванием на воздухе.

 Следует отметить, что  сварка в среде СО2 теплоустойчивых сталей имеет ряд преимуществ перед сваркой под флюсом и ручной. Так, при одинаковом химическом составе, швы, выполненные в среде СО2, имеют более высокие показатели длительной прочности. Объясняется это тем, что швы, выполненные под флюсом, а также толсто покрытыми электродами, содержат значительно большее количество шлаковых включений, чем швы, выполненные в среде СО2, а производительность сварки в среде СО2 в 2,5-3,0 раза выше производительности ручной сварки электродами марки ЦЛ-20А.

  Автоматическая сварка под флюсом

Автоматическая сварка под флюсом. Эта сварка производиться легированными проволоками с применением малооктивных флюсов АН-22, ФЦ-11 с пониженным содержанием оксидов марганца и кремния. Это обеспечивает высокие пластические свойства швов и стабильность состава многослойных швов по содержанию в них марганца и кремния.

Автоматическую сварку под флюсом применяют при сварке паропроводов и приварке донышек к коллекторам в заводских условиях.

Аргонодуговая сварка вольфрамовым электродом

Аргонодуговая сварка вольфрамовым электродом в ряде случаев выполняется без присадочной проволоки, а когда необходима присадочная проволока для некоторых марок сталей рекомендуется проволока:

Марка стали.......    12МХ                    15ХМ;20ХМЛ              20ХМФЛ

Марка проволоки  Св-08МХ             Св-08ХМФА             Св-14Х1М1ФА 

Марка стали.......  15Х1М1ФЛ        12Х2МФСР                    15Х2МФБ

Марка проволоки Св-14Х1М1ФА  Св-08ХМФА           Св-08ХГСМФА

Аргонодуговую сварку вольфрамовым электродом в аргоне, а иногда и смеси газов применяют как в заводских, так и монтажных условиях при сварке корневых слоев, кольцевых труб, поверхностей нагрева котлов и паропроводов, когда сварка стыков осуществляется без подкладных колец.

После окончания сварки конструкция подвергается отпуску, по таким же режимам как и после сварки в СО2. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание 2

Определить режимы ручной дуговой сварки (диаметр электрода, сварочный ток, скорость перемещения дуги) по заданным условиям в соответствии с вариантом: №19

Дано:

S = 6мм

Проход = 1

Положение = горизонтальное

Dэ =?

Iсв =?A

Uп.д = ?см/с

 

Так как первый проход (корневой шов), то выбираем диаметр электрода 3мм.

Dэ = 3мм

 

Находим силу сварочного тока по эмпирической формуле:

Iсв = kd

Где d = диаметр стержня электрода, мм

       k = коэффициент, принимаемый в зависимости от диаметра электрода:

d, мм.......................1 – 2.....................3 – 4..........................5 – 6

k, А/мм...................25-30...................30-45..........................45-60

Iсв = 30*3=90

Так как положение горизонтальное, то уменьшаем силу тока на 10%

10%=0,1%

90*0,1=81

Iсв = 81А

 

V-образная разделка кромок, так как S = 6мм

 

Определяем скорость перемещения дуги (см/с) по формуле:

Uп.д =

Uп.д – скорость перемещения дуги (см/с)

α – коэффициент наплавки, г/(А*ч)

γ – плотность наплавленного металла, г/см3

Iсв – сила тока, А

Fн – площадь поперечного сечения шва, см2

Uп.д = = 0,6 (см/с)

Uп.д = 0,6 см/с

 

 

 

Задание №3

Определить, требуется ли предварительный подогрев при сварке встык двух деталей из стали 35ХМ?

Классификация: Сталь жаропрочная релаксационностойк

ая.

Химический состав в % материала 35ХМ

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Mo	Cu
0.32 - 0.4	0.17 - 0.37	0.4 - 0.7	до   0.3	до   0.035	до   0.035	0.8 - 1.1	0.15 - 0.25	до   0.3

 

Определяем эквивалент углерода по формуле:

Cэ = С+ (Mn+Cr)+ Ni+ Mo

Cэ = 0,35 + 0,51 + 0,08 + 0,02 = 0,96

При таком эквиваленте углерода подогрев необходим.

 

Определяем температуру предварительного подогрева.

Tпод = 350 = 273гр.С

Ограниченно свариваемая. Рекомендуется подогрев и последующая термообработка.

Для ограниченно сваривающихся высоколегированных сталей термообработка перед сваркой различная (отпуск при 650-710°С с охлаждением на воздухе или закалка в воде от 1050-1100°С). При сварке большинства сталей этой группы обязателен предварительный нагрев до 200-350°С.

После сварки для снятия напряжений и понижения твердости детали сварного соединения подвергают отпуску при 650-710°С.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Используемые источники.

1.Думов С.И. Технология электрической сварки плавлением - Л.: Машиностроение.1987.-461с., ил.

2.Краткий курс технологии металлов. В. М. Никифоров. Москва 1963г.

3.www. Splav. Kharkov.com.> Марочник стали и сплавов.