Контроль качества сварки

     Основной  задачей металлографических исследований являются установление структуры металла  и качества сварного соединения, выявление  наличия и характера дефектов. Металлографические исследования включают в себя макро- и микроструктурный методы анализа металлов.

     При макроструктурном методе изучают макрошлифы и изломы металла невооруженным глазом или с помощью лупы. Макроисследование позволяет определить характер и расположение видимых дефектов в разных зонах сварных соединений.

     При микроструктурном анализе исследуется структура металла при увеличении в 50 - 2000 раз с помощью оптических микроскопов. Микроисследование позволяет установить качество металла, в том числе обнаружить пережог металла, наличие оксидов, засоренность металла шва неметаллическими включениями, величину зерен металла, изменение состава его, микроскопические трещины, поры и некоторые другие дефекты структуры. Методика изготовления шлифов для металлографических исследований заключается в вырезке образцов из сварных соединений, шлифовке, полировке и травлении поверхности металла специальными травителями. Металлографические исследования дополняются измерением твердости и при необходимости химическим анализом металла сварных соединений. Специальные испытания проводят с целью получения характеристик сварных соединений, учитывающих условия эксплуатации сварных конструкций: определение коррозионной стойкости для конструкций, работающих в различных агрессивных средах; усталостной прочности при циклических нагружениях; ползучести при эксплуатации в условиях повышенных температур и др.

     Применяют также и методы контроля с разрушением  изделия. В ходе таких испытаний  устанавливают способность конструкций  выдерживать заданные расчетные  нагрузки и определяют разрушающие  нагружения, т.е. фактический запас прочности. При испытаниях изделий с разрушением схема нагружения их должна соответствовать условиям работы изделия при эксплуатации. Число изделий, подвергающихся испытаниям с разрушением, устанавливается техническими условиями и зависит от степени их ответственности, системы организации производства и технологической отработанности конструкции.

     Статическим растяжением испытывают прочность  сварных соединений, предел текучести, относительное удлинение и относительное сужение. Статический изгиб проводят для определения пластичности соединения по величине угла изгиба до образования первой трещины в растянутой зоне. Испытания на статический изгиб проводят на образцах с продольными и поперечными швами со снятым усилением шва заподлицо с основным металлом.

     Ударный изгиб - испытание, определяющее ударную  вязкость сварного соединения. По результатам  определения твердости можно  судить о прочностных характеристиках, структурных изменениях металла  и об устойчивости сварных швов против хрупкого разрушения. В зависимости от технических условий изделие может подвергаться ударному разрыву.

 

Раздел 2

Расшифровать  марки сталей

     В расшифровке указать: марку и  вид стали, содержание химических элементов, легированная или углеродистая сталь, группу качества, степень раскисления, название и другие показатели:

     а) 22Х2Г2АЮ – среднелегированная, хроммарганцевоазотистоалюминиевая сталь, содержащая 0,22% углерода, 2% хрома, 2% марганца, 1% азота, 1% алюминия;

      б) 50 – качественная среднеуглеродистая, машиностроительная сталь, содержащая 0,50% углерода;

     в) Ст3кп - сталь строительная обыкновенного  качества группы А (нормируются механические характеристики: σ_в – 360-460 МПа, σ_т – от 235 до 195 МПа, в зависимости от толщины, δ – от 27 до 24 %, в зависимости от толщины, изгиб на 180º для толщины до 20 мм – d=a (а – толщина образца, d – диаметр оправки, марки Ст3, кипящая;

     г) 40Х – низколегированная хромистая  сталь с содержанием 0,40% углерода и 1% хрома;

     д) 40ХНА – высококачественная, низколегированная хромникелеевая сталь, содержащая 0,40% углерода, 1% хрома, 1% никеля.

 

       Раздел 3

Расчет  режима сварки деталей

1. Эскиз сварки деталей

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Определить  диметр электрода d_э, в зависимости от толщины детали  h:

3. Определить силу сварочного тока J_c (в зависимости от диметра электрода по формуле):

J_c=(20+6d_э)d_э, А:

J_c=(20+6*5)5=250 А

4. Рассчитать напряжение горения дуги:

U_д=а+в*L_д, В:

где а = 11, в = 2

5. Найдем L_д – длина дуги в зависимости от длины электрода:

L_д=0,5(d_э+2), мм

L_д=0,5(5+2)=3,5 мм, отсюда U_д:

U_д=11+2*3,5=18, В

6. Сечение сварного шва и размеры катетов К₁ и К₂:

К₁ = К₂=h*1,2=16*1,2=19,2 мм

7. Площадь сварного шва:

F_н=1/2* К₁ * К₂, см:

F_н=1,84 см²

8. Скорость наплавки V_н:

V_н=К_н*J/F_н*γ, см/ч:

V_н=10*250/1,69*7,8=179,6 см/ч

где К_н принимаем – 10 г/А*ч,

удельный вес наплавленного металла γ = 7,8 г/см³

9. Определить количество наплавленного металла:

G_н=F_н*L_н* γ, см:

G_н=1,69*4*7,8=53 см

L_н=πd²/2=4

где L_н – длина сварного шва в см

10. Расход электродов:

G_э= G_н*К_э, г:

G_э=53*1,5=7,9 г

где коэффициент расхода электродов, учитывающий потери металла в виде брызг, паров и недоиспользования электрода.

11. Количество электродов, необходимое для сварки: n_э=4G_э/πd_э²*L_э* γ, шт

n_э=4*79,5/3,14*0,5²*45*7,8=1,154 шт

где L_э – длина стержня электрода, см

12. Подобрать тип, марку и другие параметры электрода: Электрод Э100

 

Литература

1. Полухин П. И., Гринберг Б. Г., Жадан В. Т., Кантеник С. К., Васильев Д. И. Технология металлов и сварка – М.:Изд. «Высшая школа» 1977 г.
2. Собственный конспект
3. Хромцов Н. В. Металлы и сварка (лекционный курс): Учебное пособие. Тюмень: Издательство Тюменского государственного университета, 2001. 160

 

 

       По к/р Ф.А.

      22Х2Г2АЮ - высоколегированная  сталь хроммарганцевоазотистоалюминиевая  углерод – 0,22%,  2% - хрома и марганца, 1% - азота и алюминия.

      50 – среднеуглеродистая качественная, машиностроительная,  содержание углерода – 0,5%

      40Х  – среднелегированная, хромистая с содержанием  0,4% - углерода и  1% - хрома

      40ХНА  – низколегированная,  высококачественная, хромникелеевая с  содержанием 0,4% углерода, 1% - хрома и никеля

Ст3кп – обыкновенного  качества, среднеуглеродистая, машиностроительная, группы А (нормируется  механическими характеристиками), марки Ст3 – кипящая.