7 (1088551), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

При сварке оплавлением с подогревом температуру подогрева Тпод выбирают в зависимости от сечения свариваемых деталей и их металла. При сварке конструкционных сталей температура, подо­грева обычно составляет 800 — 1000 °С и возрастает до 1000 — 1200 °С при сварке деталей сечением 10 000 — 20 000 мм2. Температура подогрева деталей из трудно деформируемых аустенитных сталей на 100 — 150 °С выше. Бремя подогрева Гиод возрастает с увеличением площади сечения деталей от. нескольких секунд при сварке деталей сечением 500 — 1000 мм2 до нескольких минут при. сварке деталей сечением 15000 — 20000 мм3. Длительность импульсов подогрева ./„ми обычно составляет 1 — 8 с, а припуск на подогрев под изме­няется в пределах 1 — 12 мм в зависимости от сечения деталей и свойств свариваемого металла.

Усилие зажатия деталей Fзаж выбирают из условия предупрежде­ния проскальзывания деталей в губках при осадке: Fзаж = k₀ Fос, коэффициент k₀ обычно колеблется от 1,5 до 4 и зависит от свойств свариваемого металла, конструкции зажимов, наличия упоров, конфигурации деталей.

После анализа образования соединений, особенностей стыковой сварки свариваемого материала и формы деталей, а также возможностей свароч­ного оборудования выбирают ориентировочные значения параме­тров режима, которые затем корректируются при сварке образцов-свидетелей с учетом конкретных технологических условий сварки до получения требуемого качества соединения. Уточненный (опти­мальный) режим, обеспечивающий положительные результаты сварки, фиксируется в соответствующей технологической докумен­тации; при этом выдается разрешение на сварку изделий.

Технологические особенности процесса стыковой сварки

В процессе сварки нагретый металл контактирует с атмо­сферными газами, имеет место испарение легирующих элементов, детали длительное время находятся под воздействием высоких тем­ператур, происходит пластическая деформация и концентрация растягивающих напряжений на периферии соединения. В результате могут произойти:

• образование на поверхности торцов трудно удаляемых твердых оксидов (например, при сварке алюминиевых сплавов — Аl203

и др.);

• ухудшение механических свойств при контактных слоев металла в связи с растворением О₂, N₂ (например, при сварке титановых сплавов и др.), а также с испарением, например, цинка из латуни и др.;

• неблагоприятные изменения свойств металла в зоне термиче­ского влияния, характер которых зависит от состава и предшеству­ющей термомеханической обработки металла.

Так, например, часто наблюдается рост зерна, в зоне частичного плавления образование усадочных рыхлот и расслоение волокон (вероятность образования которых возрастает с увеличением температурного интервала кри­сталлизации сплава и наличия строчечной структуры), разупрочне­ние при растворении упрочняющих фаз (например, при сварке алю­миниевых сплавов, упрочняемых термообработкой), а также при нагартовке (например, не закаливающихся сплавов), повышение твердости при перекристаллизации и закалке; образование растягивающих напряжений, способствующих раз­витию продольных горячих трещин.

Однако существующие технологические приемы при сварке дан­ного конкретного изделия позволяют в той или иной мере исключить неблагоприятное влияние рассмотренных особенностей процесса сварки и при правильно выбранном режиме получить качественное соединение. Так, например, за счет осадки частично (при сварке со­противлением) и полностью (при сварке оплавлением) устраняют дефекты, связанные с взаимодействием нагретого металла с атмо­сферой. Выбором надлежащей программы нагрева и осадки, а также проведением послесварочной термообработки добиваются минималь­ных неблагоприятных изменений структуры и свойств сварного соединения.

3-й учебный вопрос: Режимы сварки различных металлов.

На режимы стыковой сварки существенно влияют теплофизические, механические и металлургические свойства металлов и оксидные пленки (см, табл. 3.5). Так, при сварке металлов с низким значением р и соответственно с высокими значениями К и а увеличи­вают плотность тока j. Аналогично влияет повышение температуры нагрева деталей и скорость оплавления. При увеличении *д металла и плотности оксидных пленок повышают рос. Увеличение темпе­ратурного интервала кристаллизации сплава, температурного ин­тервала хрупкости и коэффициента линейного расширения а спо­собствует расслоению волокон, образованию горячих трещин и уса­дочных рыхлот. Для предупреждения этих дефектов ограничивают протяженность зоны пластической деформации (например, за счет увеличения градиента температур нагрева деталей).

Режим сварки зависит также от технологической свариваемости металлов (см. п. 3.3,4). По результатам комплексного анализа свойств и свариваемости металлов и обработки большого количества экспериментальных данных ниже для некоторых наиболее широко используемых свариваемых сплавов (преимущественно для средних компактных сечений) даны рекомендации по выбору исходных значений параметров сварки оплавлением и сопротивлением.

Низкоуглеродистые стали отличаются отсутствием элементов, образующих тугоплавкие оксиды, малочувствительны к термомеха­ническому циклу сварки, имеют некоторые средние значения , а, р и *д.

Для них характерны следующие параметры режима сварки оплавлением: jопл = 8 - 30 А/мм2; vопл. сп — 0,8 - 1,5 мм/с, конеч­ная скорость оглавления перед осадкой vопл. к = 4 - 5 мм/с; vоc = 30 мм/с; рос = 60 - 80 МПа. Удельная мощность при сварке непрерывным оплавлением составляет 0,2—0,3 кВ-А/мм2, а при сварке с подогревом 0,1—0,2 кВ-А/мм2.

Режим сварки сопротивлением может быть мягким: j = 60 - 20 А/мм2; tсв - 0,5 - 10 с; рн = 15 - 30 МПа; poc = 1,5 - 2рн. Иногда применяют более жесткие режимы: tсв = 0,6 - 1,5 с; j = 200 - 90 А/мм2.

Среднеуглеродистые и низколегированные стали отличаются от низкоуглеродистых сталей повышенным содержанием углерода (ко­торый тормозит окислительные процессы), наличием легирующих элементов, склонностью к закалке и несколько увеличенным зна­чением *д. Эти стали обычно сваривают оплавлением. Для предупреждения окисления легирующих элементов несколько увеличивают vопл (до 5—6 мм/с) и рос (до 75—100 МПа). Пластичность соединения повышают подогревом деталей и замедленным охлаждением или быстрым охлаждением и последующим отпуском.

Высокоуглеродистые стали отличаются повышенным содержанием углерода, большим интервалом кристаллизации, склонностью к за­калке и образованию рыхлот. Эти стали обычно также сваривают оплавленном. В связи с этим применяют умеренные значения УОШ1 = = 0,6 - 1,2 мм/с и vоc = 25 мм/с. Уменьшают глубину прогрева дета­лей (для предупреждения образования расслоений и рыхлот) и по­вышают poc до 100—120 МПа. Пластичность соединений увеличивают замедленным охлаждением, отпуском после охлаждения или изо­термическим отпуском сразу после сварки,

Высоколегированные перлитные стали отличаются высоким зна­чением *д, наличием активных легирующих элементов, склонностью к закалке, Эти стали обычно сваривают оплавлением. Режим сварки: рос - 90-М 00 МПа; vопл. к = 7-1О мм/с; vос = 80 - 100 мм/с. После сварки проводят местную или общую термообработку.

Ацстеншпные стала отличаются образованием тугоплавких окси­дов хрома и высоким значением *д. Стали сваривают оплавлением. Режим сварки: интенсивное оплавление vопл. к = 5—6 мм/с; ско­рость осадки voc = 50 мм/с; рoc = 150 - 240 МПа; jопл = 5 - 10 А/мм2.

Жаропрочные стали и сплавы отличаются наличием элементов, образующих тугоплавкие оксиды, и повышенной жаропрочностью. Сварку выполняют при интенсивном оплавлении vопл. к = 8-10 мм/с и высокой скорости осадки vос = 60—80 мм/с. Давление осадки рoc = 350—500 МПа. Плотность тока jопл = 8-12 А/мм2. Для снижения рос иногда применяют предварительный подогрев де­талей.

Титановые сплавы отличаются активным взаимодействием с ат­мосферными газами, сопровождаемым образованием хрупких струк­тур, резко снижающих пластичность соединений. При стыковой сварке интенсивным непрерывным оплавлением без специальной защиты зоны сварки применяют следующий режим: vопл. k = 4 - 10 мм/с; vос = 200 мм/с; рос = 30 - 1ОО МПа; jопл = 8 - 12 А/мма. При этом удельная мощность составляет около 0,1 кВ-А/мм2. Неко­торое уменьшение рос объясняется локализацией деформации на участке деталей, нагретых свыше 1200—1300 °С.

После сварки многие титановые сплавы подвергают термооб­работке. При сварке в аргоне формирование качественного соедине­ния существенно облегчается.

Алюминиевые сплавы отличаются образованием тугоплавких окси­дов алюминия, высокими значениями  и а, малым р, часто имеют широкий интервал кристаллизации.

При сварке оплавлением применяют большие vопл. k (до 20 мм/с) и voc (более 150 мм/с). Это вызывает необходимость увеличения рoc (150—300 МПа), ос и плотности тока перед осадкой (до 25—45 А/мм2). Для устранения расслоения волокон и образования рыхлот (часто наблюдается при свободной деформации при осадке) применяют формирующие устройства для принудительного деформирования. При­нудительное деформирование требует повышения рос иногда до 500 МПа и выше.

Медь и ее сплавы отличаются наибольшим значением  и а. В связи с этим при сварке оплавлением меди применяют высокие скорости' оплавления (vопл. ср = 8 мм/с; vопл. к = 25 мм/с). Скорость осадки около 200 мм/с; давление осадки 400—950 МПа. Удельная мощность при этом достигает 2,5 кВ-А/мм'2.

При сварке латуни из-за опасности выгорания цинка применяют повышенную скорость оплавления (vопл. к = 5 мм/с) и осадки (до 200—250 мм/с). Давление осадки обычно достигает 250 МПа. Пластичность сварного соединения повышают последующей термо­обработкой.

При сварке меди и ее сплавов применяют относительно большую установочную длину деталей, а также формирующие устройства, локализующие деформацию при осадке.

Тугоплавкие металлы — молибден, цирконий, ниобий и тантал — сваривают в защитных камерах с нейтральным газом. Имеются данные, что молибден можно сваривать и без специальной защиты с резким увеличением конечной скорости оплавления до 15—20 мм/с и скорости осадки более 100 мм/с.

Методические рекомендации:

- обобщить наиболее важные, существенные вопросы лекции;

- сформулировать общие выводы;

- поставить задачи для самостоятельной работы;

- ответить на опросы студентов.

Лекция разработана «___»________200__г.

_______________________И.Н.Гейнрихс

Характеристики

Список файлов лекций