Контрольная работа по "Материаловедение"

 

        Рис.2. Поры

Причины пористости:

1. Наличие газов в металле, которые не успевают полностью выделиться в процессе кристаллизации металла;
2. Взаимодействие закиси железа с углеродом, в результате чего выделяется окись углерода и углекислый газ;
3. Наличие влаги в покрытии или во флюсе (при автоматической сварке);
4. Наличие ржавчины на свариваемых кромках или проволоке.

Трещины – дефекты сварных швов, представляющие собой макроскопические и макроскопические межкристаллические разрушения, образующие полости с очень малым начальным раскрытием. Под действием остаточных и рабочих напряжений трещины могут распространяться с высокими скоростями. Поэтому вызванные ими хрупкие разрушения происходят почти мгновенно и очень опасны.

Рис.3. Продольная горячая трещина

 

Рис.4. Холодные трещины в околошовной зоне 

      Причины  трещин:

1. Усадочные напряжения, превышающие предел прочности металла;
2. Жесткое закрепление свариваемых элементов;
3. Структурные напряжения, например, образование мартенсита;
4. Повышенное содержание углерода, серы и фосфора в металле;
5. Сварка при низкой температуре;
6. Дефекты шва (поры, шлаковые включения и т.д.), вызывающие местную концентрацию напряжений в металле шва;
7. Сосредоточение нескольких швов на небольшом участке изделия, вызывающее повышенные местные напряжения (концентрация напряжений).

Шлаковые включения – это полости в металле сварного шва, заполненные шлаками, не успевающими всплыть на поверхность шва. Шлаковые включения образуются при больших скоростях сварки, при сильном загрязнении кромок и при многослойной сварке в случаях плохой очистки от шлака поверхности швов между слоями. Форма шлаковых включений может быть самой разнообразной, вследствие чего они являются более опасными дефектами, чем округлые поры.

Рис.5. Шлаковые включения

 

Причины шлаковых включений:

1. Тугоплавкость и повышенная вязкость шлаков электродных покрытий;
2. Высокий удельный вес шлака;
3. Недостаточное раскисление металла шва;
4. Большое поверхностное натяжение шлака;
5. Плохая очистка поверхности валиков от шлака при многослойной сварке;
6. Затекание шлака в зазоры между свариваемыми кромками и в месте подрезов;
7. Неравномерность плавления электродного покрытия.

Пережог – окисление по границам зерен.

Причины пережога:

1. Замедленное движение источников нагрева;
2. Большая сила тока (большой номер наконечника горелки).

Прожог – дефект сварки, заключающийся в вытекании металла сварочной ванны через отверстие в шве с образованием в нем полости. 

 

       Рис.6. Прожог

Причины прожога:

1. Чрезмерная сила тока;
2. Слишком медленное перемещение источника нагрева;
3. Малая толщина металла;
4. Большой зазор между свариваемыми кромками;
5. Малая величина притупления кромок.

Подрез – дефекты сварного соединения, представляющие собой местные уменьшения толщины основного металла в виде канавок, располагающихся вдоль границ сварного шва. Подрезы относятся к наиболее часто встречающимся наружным дефектам, образующимися, как правило, при сварке угловых швов с излишне высоким напряжением дуги и в случае неточного ведения электрода. Одна из кромок проплавляется более глубоко, металл стекает на горизонтально расположенную деталь и его не хватает для заполнения канавки. В стыковых швах подрезы образуются реже. Обычно при повышенном напряжении дуги и большой скорости сварки образуются двусторонние подрезы. Такие же подрезы образуются и в случае увеличения угла разделки при автоматической сварке.

 

         Рис.7. Подрез

Причины подреза:

1. Большая сила тока;
2. Неправильное положение электрода и направление дуги.

При точечной сварке.

Непровар – отсутствие или малый диаметр литого ядра.

Причины:

1. Падение напряжения в сети;
2. Ввод в контур машины больших магнитных масс;
3. Шунтирование тока через соседние точки или случайные контакты;
4. Большой диаметр контакта электрода;
5. Большое давление;
6. Увеличение толщины свариваемых деталей;
7. Уменьшение времени сварки.

Выплеск металла.

Причины:

1. Плохая очистка деталей или электродов;
2. Малое давление;
3. Большая сила тока;
4. Большое время сварки.

Прожог.

Причины:

1. Значительное загрязнение поверхности;
2. Загрязнение поверхности электродов;
3. Снижение давления.

Трещины.

Причины:

1. Жесткий режим сварки;
2. Несвободное деформирование деталей в приспособлении;
3. Малое ковочное давление.

Раковины и пористость.

Причины:

1. Малое давление;
2. Загрязнение поверхности металла;
3. Выплеск при перегреве ядра.

Вмятины более 10-20% толщины листа.

Причины:

1. Недостаточные диаметры контактной поверхности электрода;
2. Перегрев точки;
3. Значительный выплеск металла;
4. Плохое охлаждение электродов.

При роликовой сварке.

Негерметичность шва вызывается теми же причинам, что и при непроваре точечной сваркой.

Подплавление.

Причина – плохая очистка деталей и роликов.

Прожог.

Причины:

1. Плохая очистка деталей и загрязнение роликов;
2. Большие зазоры между деталями;
3. Снижение давления.

При стыковой сварке.

Смещение свариваемых деталей.

Непровар.

Перегрев и пережог.

Подгар поверхности деталей в зажимах.

Черезмерно большое количество выдавленного металла.

Трещины.

Остатки в шве литого металла, шлаков, окислов.

Допустимые и недопустимые дефекты.

 

       При сварке плавлением дефекты обычно исправляются подваркой дефектного места. Перед подваркой дефектное место должно быть разделано так, чтобы можно было удобно производить сварку. Одно и то же место исправлять сваркой более двух раз обычно не разрешается во избежание получения перегрева или пережога металла. 

      При точечной сварке исправление дефектов производится постановкой новой точки. В некоторых случаях, например, в случае прожога в дефектном месте ставят заклепки. 

      Характер и количество дефектов, допускаемых без исправления, должны указываться в технических условиях на сварку или узел.

Контроль.

В зависимости от характера воздействия на материал образца или изделия все разнообразные методы контроля качества сварных соединений могут быть разделены на две основные группы: методы контроля без разрушения образцов или изделий – неразрушающий контроль и методы контроля с разрушением образцов или производственных стыков – разрушающий контроль. Группа методов контроля, объединенная общими физическими характеристиками, составляет вид контроля. Все виды неразрушающего контроля классифицируются по следующим пяти основным признакам: по характеру физических полей или излучений, взаимодействующих с контролируемым объектом; по характеру взаимодействия физических полей или веществ с контролируемым объектом; по первичным информативным параметрам, рассматриваемых методов контроля; по способам индикации первичной информации; по способам представления окончательной информации. Все методы неразрушающего контроля подразделяются согласно стандарту на следующие десять типов: акустический, капиллярный, магнитный, оптический, радиационный, радиоволновый, тепловой, течеисканием, электрический, электромагнитный (вихревых токов). Наиболее широкое применение на практике нашли методы пяти из них – акустического, капиллярного, магнитного, радиационного и течеисканием.  

      К неразрушающим видам контроля следует отнести и контроль внешним осмотром и обмером, который имеет существенное значение для получения качественных сварных конструкций.        

      Качество сварных соединений зависит от качества исходных основных и сварочных материалов, качество сборки под сварку, соблюдения технологий сварки и других факторов. Возникновение дефектов в значительной степени связано не только с техническими, но и с организационными причинами. Отсюда следует, что специалисты-технологи сварочного производства должны знать не только дефекты сварных соединений, присущие различным способам сварки, методы и оборудование для их выявления, но и владеть вопросами организации управления качеством сварки.

 

5. Описать сущность процесса волочения и указать область его применения.

Сущность процесса волочения заключается в протаскивании обрабатываемой заготовки через отверстие, размеры которого меньше размеров сечения исходной заготовки (рис. 1, а). При волочении площадь поперечного сечения заготовки уменьшается, приобретая постоянное сечение по всей длине, а длина увеличивается. Отношение полученной длины l к первоначальной l₀называется вытяжкой.

Рис. 1. Схема волочения: а — прутка; б — трубы на длинной оправке; в — трубы на несмещающейся оправке; г — трубы на плавающей оправке; д — трубы без оправки

Коэффициент вытяжки  μ = l / l₀ = F₀ / F, величина которого в первых и последних проходах составляет 1,15 ÷ 1,25, при промежуточном волочении допускают 1,30 ÷ 1,45, а обжатие (обжатие определяется формулой φ = F₀ — F / F0ּ100%, где F₀ — исходное сечение, F — полученное сечение. При калибровке оно бывает 8—12%.) до 30—35%. При волочении труб на длинной оправке (рис. 1, б) коэффициент вытяжки можно довести до 1,8.

Усилие Р, потребное при волочении, называется усилием волочения. Отношение Р к площади поперечного сечения, получаемого после волочения, называется напряжением волочения, которое должно быть меньше предела текучести обрабатываемого металла, иначе выходящий из отверстия волоки пруток будет утрачивать форму и размеры, полученные в отверстии волоки.

Волочение осуществляется в холодном состоянии, поэтому оно  вызывает физическое упрочнение (наклеп) металла. Для восстановления первоначальных свойств применяют термообработку (отжиг), которая необходима при волочении в несколько переходов, а также в окончательной продукции.

Волочильный инструмент изготовляют из инструментальной стали, твердых сплавов, а для получения проволоки размером меньше 0,5 мм иногда применяют волоки из естественного алмаза.

Основная часть волоки называется волочильным  глазком, или матрицей, и представляет собой рабочее отверстие постепенно уменьшающегося сечения, через которое протягивается  металл. Волока с одним отверстием называется фильером, с несколькими — волочильной доской.

Для уменьшения трения при волочении применяют обильную смазку, различные предварительные покрытия, например, омеднение, которое снижает коэффициент  трения, а следовательно, и усилие волочения, а также предохраняет поверхность от задира волочильным инструментом; для снижения усилия  волочения применяют также роликовую матрицу (рис. 2, а).

Рис. 2. Роликовая матрица и фасонные профили.