Технологический процесс сборки и сварки секции нижней палубы

При горении сварочной дуги у активных пятен катода и анода возникают потоки ионизированного газа, называемого плазменным. Причина их возникновения – испарение металла электрода и изделия. Плазменные потоки, обладая значительной тепловой мощностью, влияю на баланс энергии всех областей сварочной дуги. Во время горения сварочной дуги активные пятна хаотично перемещают в пространстве плазменные потоки. Это увеличивает анизотропию дугового промежутка. При горении сварочной дуги происходит взаимодействие электрического и магнитных полей, в результате чего возникают электромагнитные силы. Эти силы направлены от наружной поверхности дуги к ее оси и оказывают сжатие столба дуги. Ручная дуговая сварка применяется исключительно для прихваток, поэтому лучше применять постоянный ток обратной полярности. Ток обратной полярности применяют для выделения меньшего количества теплоты в свариваемой заготовке и большего в электроде.

При обратной полярности уменьшается разбрызгивание металла. По сравнению со сваркой на переменном токе дуга горит более устойчиво, так как при сварке на переменном токе анодное и катодное пятно меняется местами сто раз в секунду, при этом ионизация дугового промежутка нарушается и дуга горит менее устойчиво, а значит качество сварного соединения ниже.

Стабильность горения дуги для прихваток будет зависеть от правильного выбора источника питания, марки электрода, оптимальных режимов сварки. Под действием теплоты сварочной дуги электрод плавиться, а расплавленный металл в виде капель переходит в сварочную ванну на поверхности заготовки. За одну секунду от электрода выделяется 20-25 капель металла примерно одинакового размера. Отрыв и перенос капель в дуге происходит под действием электромагнитных сил, сил тяжести, от поверхностного натяжения газовых потоков. У недостатков этого рода и полярности тока можно отнести увеличенный расход энергии.

 Для  механизированной сварки в среде СО2 и автоматической сварки под флюсом выбор рода тока и полярности остается таким же, как и для ручной сварки, так как сварка на прямой полярности отличается большой длиной дуги, сильным излучением, а в ряде случаев большим разбрызгиванием , чем на обратной полярности. Хотя коэффициент плавления электродной проволоки при сварке обратной полярности в 1,5…1,8 раза меньше, чем при сварке на прямой полярности, это преимущество в большинстве случаев не удается использовать, так как при сварке на прямой полярности ширина шва значительно меньше, а высота выпуклости значительно больше, чем при сварке на обратной полярности. Кроме того сварка на прямой полярности характеризуется увеличением окисления элементов и повышением склонности сварного шва к образованию пор.

 

2.4 Выбор  и обоснование сварочных материалов 

 

Для  ручной  дуговой  сварки, выбираю  электроды    марки УОНИИ  13/45А  по  ГОСТ 9467-75.

Электрод представляет собой металлический стержень, на поверхности которого окунанием наносится обмазка – смесь веществ для усиления ионизации, защиты от вредного воздействия воздуха и металлической обработки сварочной ванны. Электроды подвергаются прокалке при температуре 360-400 градусов и выдержке один час. Режим второй прокалки – 350-400 градусов в течении 1,2 часа.

Электроды  УОНИИ 13/45А  используются  для  сварки  углеродистых  и  низколегированных  и  конструкционных  сталей  с  временным  сопротивлением  разрыву  до  500 МПа, когда  к  металлу  предъявляются  повышенные  требования  по  пластичности  и  ударной  вязкости. Дуга легко возбуждается и горит стабильно, покрытие плавится равномерно, без чрезмерного разбрызгивания. Электроды УОНИИ 13/45А по своему химическому составу и механическим свойствам близки к основному металлу.

Паспорт  электрода.

ЭА 46-Уонии 13/45А-4,0-УД2      ГОСТ 9466-75

      Е432(5)-Б20                               ГОСТ 9467-75 ,

где     Э-  электроды  для  дуговой  сварки;

46- временное  сопротивление  разрыву;

А-  улучшенного  качества;

УОНИИ 13/45А- марка  электрода;

4-0 диаметр  электрода

У-  электроды  для  сварки  углеродистых  и  низколегированных  сталей;

Д- толщина покрытия;

Е432 ( 5 )- группа  индексов, указывающая  на  характеристики  наплавленного  металла  и  металла  шва;

43- временное  сопротивление  разрывов;

          2 – относительное удлинение   > 22%

5 - имеет  ударную  вязкость  не  менее  34.3 Дж/см при  t-40 градусов;

           Б – основное покрытие;

           2 - для  сварки  во  всех  пространственных  положениях;

           0 - на постоянном токе  обратной  полярности.

Химический состав электродного стержня   отражен в таблице 4.

Таблица 4 - Химический состав электродного стержня

Марка электрода	Массовое содержание элементов, %
	C	Si	Mn	Cr	Ni	S	P
Уонии 13/45А	до 0,01	до 0,03	0,035…0,6	до 0,15	до 0,03	до 0,04	до 0,04

 

На электрод наносится покрытие, которое обеспечивает устойчивое горение дуги, защиту от вредного воздействия воздуха и металлургическую обработку сварочной ванны.

Покрытие содержит газообразующие, ионизирующие, стабилизирующие, шлакообразующие, легирующие и связующие компаненты.

Химический состав электродного покрытия отражен в таблице 5.

Электроды с таким покрытием меньше всего содержат кислород и азот, обладают хорошей стойкостью против образования кристаллизационных трещин и старения, имеют высокие показатели ударной вязкости как при плюсовой так и при минусовой температуре.

 

 

 

 

 

Таблица 5 -Химический состав электродного покрытия УОНИИ 13/45А

 

Элемент	Содержание в процентах
Бетонит Мрамор Кварцевый песок Ферромарганец Ферротитан Ферросилиций	1 53 9 2 14 3

 

Механические свойства электродов отражены в таблице 6

 

Таблица 6 - Механические свойства электродного стержня

Марка электрода	Предел прочности, МПа/мм	Относительное удлинение, %	Ударная вязкость, МПа/мм
Уонии 13/45А	460	22	140

 

Для  механизированной  сварки  в  среде  СО2  выбираю  сварочную  проволоку  марки  СВ – 08Г2С  по  ГОСТ 2246 – 70. проволока легированная, стальная, поставляется в бухтах 80…90кг. Сварочная проволока берется более легированной, чем основной металл, так как при данной сварки происходит выгорание легирующих элементов. Механические свойства проволоки отражены в таблице 7, химический состав проволоки – в таблице 8.

 

 

 

 

Таблица 7- Механические  свойства  сварочной  проволоки  СВ-08Г2С.

Металл шва и наплавленный металл			Сварочное соединение, выполненное сварочной проволокой
Не менее			Не менее
σв, МПа	Δ,%	Ан, кДж/м²	σт, МПа	Угол загиба
460	22	140	380	150

 

Таблица 8- Химический  состав  сварочной  проволоки  СВ-08Г2С

Массовое содержание элементов, %
C	Si	Mn	Cr	Ni
0,05 – 0,11	0,70 – 0,95	1,80 – 2,10	≤0,2	≤0,2 5

 

Углекислый газ, предназначенный для сварки должен соответствовать ГОСТ 8050-76. углекислый газ, или двуокись углерода , высший оксид углерода может находиться в газообразном, сжижженом и твердом ( в виде сухого льда) состояниях. Газ бесцветен и неядовит, имеет слабый кисловатый запах и вкус, хорошо растворяется в воде и придает ей кислый вкус, тяжелее воздуха в 1,6 раза.

Двуокись углерода определяют и продают по массе. Она хорошо растворяет машинное масло. Жидкая двуокись углерода превращается в газ при подводе к ней теплоты.

Назначение его состоит в защите расплавленного металла от азота воздуха.

 Характеристики углекислого газа отражены в таблице 9

 

Таблица 9 - Характеристики  углекислого газа

Параметры	Значение
Марка газа Молекулярный вес Плотность, кг/м3 Нормальная температура кипения, 0 С Теплопроводность, Кал Удельная теплоемкость, Кал/ч Наименьший потенциал ионизации, В	СО2 44,2 1,977 78,9 0,38 0,328 41,3

 

Для  автоматической  сварки  под  флюсом  выбираю  сварочную  проволоку  марки  СВ – 08А  по  ГОСТ 2246-70 улучшенного качества, так как она по своим механическим свойствам и химическому составу лучше подходит к основному металлу. Проволока СВ-08А изготавливается из низкоуглеродистой стали, содержит минимальное количество серы и фосфора, имеет дополнительные легирующие элементы. Механические свойства проволоки отражены в таблице 10, химический состав проволоки – в таблице 11.

 

Таблица 10 - Механические свойства  сварочной  проволоки  СВ-08А   

Металл шва и наплавленного металла			Сварочное соединение, выполненное  сварочной проволокой
Не менее			Не менее
σв, МПа	δ,%	КСЧ, кДж/м²	σв,  МПа	Угол загиба
460	22	140	460	180

Таблица 11 - Химический  состав  сварочной  проволоки  СВ-08А       

С,%	Si, %	Mn, %	Cr, %	Ni, %	S, %	P, %	Al, %
≤0,10	≤0,03	0,35 – 0,60	≤0,12	≤0,25	0,03	0,03	≤0,01

 

Флюсы, применяемые при автоматической сварке, должны обеспечить зону сварки от атмосферного воздуха, обеспечить устойчивость горения дуги, хорошее формирование металла шва, легкую отделяемость шлаковой  корки после остывания, наименьшее выделение пыли и вредных для здоровья газов. Для автоматической сварки выбираю флюс ОСЦ-45 по ГОСТ 9087-69. Этот флюс наиболее широко распространен, дешев и надежен.

Перед тем как его пустить в производство флюс гранулируют мокрым способом. Мокрый способ-это когда расплавленный флюс сливают  тонкой струйкой в бак с водой, при этом получаются гранулы размером от 0,35 до 3,0 мм. Химический состав флюса отражен в таблице 12.

 

Таблица 12 - Химический состав флюса марки ОСЦ-45        

SiO2	MnO	CaF2	MgO	CaO	Al2O3	FeO3	S	P
38,0 – 44,0	38,0 – 44,0	6,0 – 9,0	До 2,5	До 6,5	До  5,0	До 2,0	До 0,15	До 0,15

                            

Флюс  малочувствительный  к ржавчине, даёт  плотные швы стойкие против горячих трещин. Недостаток флюса является большое выделение вредных фтористых газов.

 

2.5 Выбор и расчет режимов сварки.

 

Режимом сварки называют совокупность характеристик сварочного процесса, обеспечивающих получение сварных соединений заданных размеров, формы и качества.