3.Обоснование выбора материала изделия
Сталь марки 15ХСНД относится к низколегированным конструкционным сталям. В целом низколегированные конструкционные стали можно считать вполне пригодными для дуговых способов сварки. Эти стали не относятся к группе металлов, обладающих повышенной склонностью к образованию холодных и горячих трещин. Вместе с тем необходимо отметить, что при повышенном содержании легирующих элементов и особенно углерода в стали проявляется чувствительность металла к образованию малопластичных закалочных структур. Образование закаленных участков в сочетании с высоким содержанием диффузионного водорода в металле шва и наличием остаточных сварочных напряжений может поспособствовать образованию холодных трещин. Предотвратить появление закалочных структур в этом случае можно путем регулирования термического цикла со сниженной до требуемого уровня скоростью охлаждения металла. Это можно достигнуть посредством принудительного нагрева стали в месте сварки, а также путем повышения эффективной погонной энергии за счёт увеличения силы сварочного тока и/или уменьшения скорости сварки.
В нашем случае сталь низколегированная класса прочности 345 хромокремненикельмедистая марки 15ХСНД.
Углеродный эквивалент (Сэ) вычисляем по формуле:
где С, Мn, Сr, Мо, V, Ni, Cu - массовые доли углерода, марганца, хрома,
молибдена, ванадия, никеля и меди.
Она имеет среднее значения эквивалентного углерода Сэ = 0,34%
Параметр трещинообразования (Рс) вычисляем по формуле:
где Рс — параметр, характеризующий склонность стали к образованию
холодных трещин; Рсм — коэффициент, характеризующий охрупчивание металла
вследствие структурных превращений; Н — количество диффузионного водорода в
металле шва, установленного путем измерения с применением глицерина, мл/100 г;
δ — толщина свариваемого металла, мм.
Если Рс>0,3, то свариваемая сталь склонна к образованию холодных трещин
при дуговой сварке.
Коэффициент Рсм определяем по формуле:
тогда
Необходимость предварительного подогрева определим рассчитав значение
t8/5, учитывая параметры режима сварки приведенные в таблице 9:
где δ = 3 - толщина свариваемого металла, см;
λ –коэффициент теплопроводности, Дж/(см∙ с ∙ °С),
для низколегированной стали λ = 0,16 Дж/(см∙ с ∙ °С);
C –удельная объемная теплопроводность, Дж/см 3 ∙°С,
для стали C = 3,6 Дж/см 3 ∙°С;
Тн = 20 –начальная температура металла °С;
K = 1 –коэффициент приведения, учитывающий различные условия теплоотвода стыковых и угловых швов от расплавленного металла в основной металл.
q/υсв–эффективная погонная энергия, Дж/см;
η =0,70 –эффективный КПД процесса нагрева металла дугой (в СО2).
ICB = 270 A –сила сварочного тока;
UД = 29 B – напряжение дуги;
υСВ = 0,27 см/с - скорость сварки.
Необходимость предварительного подогрева не требуется.
Рассчитаем количество проходов для сварки по формуле:
где S — площадь сечения валика шва, мм2
Отсюда рассчитываем катет шва для однопроходной сварки (принимаем SΔ=k2/2):
Сборку конструкций следует производить при помощи сборочных приспособлений.
4.Технология сварки: выбор и обоснование способа сварки, обозначения
сварных швов в соответствии с ГОСТ2.312-72.
Выбор и расчёт режимов сварки. Выбор сварочных материалов.
Выбор и обоснование сварочного оборудования.
Способы предотвращения сварочных деформаций.
Разработка принципиальной схемы сборочного или сварочного
приспособления с обоснованием прижимных элементов
Механизированная сварка - дуговая сварка автоматически подающимся
проволочным электродом (проволокой) в среде защитного газа.
Общепринятые обозначения полуавтоматической сварки
MAG - сварка в среде активного газа(СО2)
MIG - сварка в среде инертного газа(Ar)
Механизированная сварка в углекислом газе
Механизированная сварка в углекислом газе (СО2) является основной и наиболее распространенной технологией сварки плавлением на предприятиях машиностроительной отрасли. Она является экономичной, обеспечивает достаточно высокое качество сварных швов, особенно при сварке низкоуглеродистых сталей, возможна в различных пространственных положениях, требует более низкой квалификации сварщика, чем ручная дуговая сварка.
Рисунок 11 Механизированная сварка, схема процесса
Защитный газ, выходя из сопла, вытесняет воздух из зоны сварки. Сварочная
проволока подается вниз роликами, которые вращаются двигателем подающего
механизма. Подвод сварочного тока к проволоке осуществляется через скользящий
контакт.
Учитывая, что защитный газ активный и может вступать во взаимодействие с
расплавленным металлом, полуавтоматическая сварка в углекислом газе имеет ряд
особенностей.