Особенности сварки среднеуглеродистых сталей.

Среднеуглеродистые стали или улучшаемые стали относятся к закаливающимся. При сварке этих сталей возможно появление горячих и холодных трещин в шве и около шовной зоне (ОШЗ), а так же снижение прочностных, пластичных и коррозионных свойств на некоторых участках зоны термического влияния.

Разрабатываемая технология сварки стыкового соединения должна полностью предупреждать образование данных явлений.

Исходные данные для расчета режимов сварки и выбора технологических приемов.

Расчетная часть работы, позволяет обосновать и выбрать режимы сварки и отдельные технологические приемы, которые обеспечивают отсутствие холодных трещин закалочного происхождения и изменений свойств ЗТВ.

Расчет режимов ручной многопроходной сварки стыкового соединения производится по двум технологическим вариантам:

1. длинными участками (сварка «напроход») со сменой диаметра электрода и с предварительным подогревом. Критерием выбора режимов и технологии сварки является допустимые скорости охлаждения металла при температуре 550⁰С.

2. короткими участками (сварка блоками, горкой, каскадом и т.п.) одним диаметром электрода без изменения силы сварного тока. Критерием оценки технологии сварки является время распада аустенита при температуре обеспечивающей отсутствия мартенситного превращения. В данном случае скорость охлаждения уже не имеет значения. Эта технология применяется для сварки сталей, склонных к резкой закалке и чувствительных к росту зерна при перегреве.

Разработать технологию стыковой многопроходной сварки углеродистой стали в нижнем положении. Длина соединения 1 метр. Толщина соединяемых элементов, вид соединения и материал основного металла сгруппированы по вариантам и сведены в таблицу 1.

Варианты заданий

Таблица 1

№ варианта	Толщина листов S мм	Обознач соед.по ГОСТ 5265-80*	Материал		№ варианта	Толщина листов S мм	Обознач. соед.по ГОСТ 5264-80	Материал
		С8 С8 С17 С17 С17 С17 С8 С17 С8 С8	сталь	40Х 40Х				С17 С8 С17 С8 С8 С17 С17 С18 С17 С8	сталь	40Х 40Х 40Х

*ГОСТ 5264-80. ручная дуговая сварка. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.

Конструктивные элементы подготовки кромок и сварного шва приведены в таблице 2. Основные характеристики свариваемой стали приведены в таблице 3. При расчете используем следующие постоянные коэффициенты:

ρ – плотность, 7,85 г/см³

λ – теплопроводность, 0,4 Дж/(см·с·град)

сρ – объемная теплоемкость, 5,0 Дж/(см³ град).

а - температура проводность 8·10^-2 см²/с

a_n – коэффициент поверхностной теплоотдачи, 3,0 Дж/(см²·с·град.)

То – температура окружающей среды и начальная температура свариваемых деталей, 20⁰С.

η_u – эффективный к.п.д. дуги при ручной дуговой сварке толстопокрытым штучным электродом, 0,80.

Таблица 2.

Конструктивные элементы подготовки кромок и

сварного шва (ручная сварка)

Условное обозначение сварного соединения	Конструктивные элементы подготовки кромок и шва	Размеры, мм
S=S1 (б)	B номин.	g (h)
номин.	пред. откл.
С8		св11 до 14		0,5	+1,5 -0,5
св14 до 17 св 17 до 20 св 20 до 24 св 24 до 28 св 28 до 32		+2,0 -0,5
С17		св11 до 14		0,5	+1,5 -0,5
св14 до 17 св 17 до 20 св 20 до 24 св 24 до 28 св 28 до 32		+2,0 -0,5

*ГОСТ 5264-80 Ручная дуговая сварка. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.

Используя данные табл.3 определить допустимые интервалы скоростей охлаждения и какие дефекты возможны при превышении заданных границ скоростей охлаждения.

W_min<W₀<W_max

Выбор электродов – их марки осуществляется с помощью таблицы 4, в которой приведены прочностные характеристики, химический состав и технологические характеристики (коэффициент и наплавки a_н, г/(А·час) и расхода электродов к_р, кг/кг). Марку электродов выбирают по равнопрочности металла наплавки и основного металла (заданной марки).

СВОЙСТВА И ХАРАКТЕРИСТИКИ СВАРИВАЕМОЙ СТАЛИ Таблица 3

Материал	Предел прочности sв, Мпа (кгс/мм^2)	Температура начала мартенситного превращения ТМн, ^0С	Время распада аустенита при Тр = ТМн +50^0 tр, сек.	Допустимая скорость охлаждения при температуре 550^0С, ^0С/сек.	Характеристика стали
По структуре и свойствам ЗТВ, WD	По отсутствию холодных трещин Wкр
Сталь		540 (54)			0,12-7	-	Свариваемость удовлетворительная. К отпускной хрупкости не склонна. Применяется в нормализованном состоянии.
	580 (58)			2,4-5	-	Свариваемость ограниченная. К отпускной хрупкости не склонна. Применяется в нормализованном состоянии, реже в закаленном и отпущенном.
	610 (61)			2-4		Свариваемость ограниченная. К отпускной хрупкости не склонна. Применяется в нормализованном состоянии или после закалки с отпуском.
40Х	1000 (100)			4-14	5,5	Свариваемость плохая. К отпускной хрупкости не склонна. Подвергается поверхностной закалке ТВЧ или закалке с отпуском.

Примечание. Стали 45, 40Х, обладают повышенной склонностью к росту зерна в околошовной зоне, что приводит к повышению устойчивости аустенита при охлаждении с малыми скоростями. Температуру предварительного подогрева, применяемого для ограничения закалки и образования холодных трещин, следует выбирать по возможности невысокой.

Таблица 4

Дата добавления: 2015-07-08