124706 (690124), страница 3

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

Текст из файла (страница 3)

3.4 Оценка свариваемости материала конструкции и выбор способов сварки

Высокие прочностные и пластические свойства среднелегированной стали обычно сочетаются с высокой стойкостью против перехода в хрупкое состояние, что и определяет их использование для конструкций, работающих в тяжелых условиях, например при ударных или закономерных нагрузках.

Среднелегированные стали используют для создания облегченных высокопрочных конструкций в энергомашиностроении.

В зависимости от типа конструкции и ее значения к сварным соединениям из среднелегированных сталей предъявляются требования необходимой и достаточной прочности в условиях эксплуатации, плотности, а также специальные требования. В связи с особыми физико-химическими свойствами среднелегированных сталей к закалке, а также высокий уровень механических свойств обуславливают ряд специфических трудностей, возникающих при их сварке.

Первой трудностью, наблюдающийся при сварке среднелегированных сталей, является предупреждение возникновение холодных трещин в околошовной зоне и в металле шва. Низкая сопротивляемость околошовной зоны среднелегированных сталей образованию холодных трещин определяется особенностями происходящих в них структурных превращений. Так как сталь склонна к самозакаливанию, то необходимо установить скорость охлаждения. Это достигается предварительным и сопутвующим изделия. Подогрев заметно влияет на структуру металла в зоне сварки. Уменьшая скорость охлаждения, удается регулировать структурные превращения.

Для определения температуры подогрева, рассчитали эквивалент углерода.

С_э=0,2+1,4/5+0,15/5+0,6/4+3/15+0,025/2=0,87;

С_э>0,45, значит подогрев необходим.

С_1э=0,005δ· С_э; С_2э= С_1э+ С_э;

Сделаем расчет Т_под:

С_1э=0,005·300·0,87=1,3;

С_2э=1,3+0,87=2,1.

На основании опытных данных лаборатории сварки АО НКМЗ, Т_под=400-450°С

Поскольку для повышения стойкости металла шва против образования холодных и кристаллизационных трещин ограничивают содержание в нем углерода и некоторых легирующих элементов, достигнуть равноценности шва с основным металлом в общем случае весьма затруднительно. Литой металл шва в отличие от катанных и кованных заготовок не подвергается обработке давлением- эффективному средству создания благоприятной структуры и повышение механических свойств металла. Термообработка сварного соединения должна быть возможно более простой и одинаковой для основного металла и металла шва.

Большие трудности могут возникнуть при электрошлаковой сварке сталей, склонных к перегреву. Для устранений последствий перегрева в околошовной зоне в таких случаях приходится разрабатывать специальные режимы термообработки, усложняющие изготовление сварной конструкции, или применять менее производительные методы сварки.

При изготовлении конструкции из среднелегированной стали из всех механизированных процессов сварки, под флюсом нашла наиболее широкое применение. Она обеспечивает более высокую производительность. Особенно значительны ее преимущества при многопроходной сварке. В этом случае можно наиболее полно использовать особенности сварки под флюсом для глубокого проплавления основного металла, а также избежания затруднений при удалении шлаковой корки.

Таким образом, на основании свариваемости стали 20ХН3МФА и исходя из экономических соображений, рациональнее всего будет применить автоматическую сварку под флюсом. Сварку необходимо вести при предварительном и сопутвующем подогреве до t = 400°C. Причем в процессе сварки должно происходить удаление шлаковой корки. После сварки изделие подвергается термообработке отпуску в печи при температуре 600±20°С

Подогрев цилиндра перед сваркой и в процессе сварки производится индукционным методом при частоте 50Гц.

3.5 Характеристика и ообоснование сварочных материалов

Для сварке стали 20ХН3МФА под флюсом применяют низкокремнистый флюс АН75(4МТУ-1-1014-70).

Низкокремнистые флюсы с небольшим содержанием окислов марганца позволяют получать сварное соединение со значительно более высокими показателями ударной вязкости. Улучшение качества обусловлено уменьшением содержания в металле шва фосфора, серы и водорода и неметаллических включений, достигаемых за счет низкого содержания во флюсах фосфора и окислов марганца. Необходимо заметить, что при использовании данного флюса, необходимо выполнять сварку на постоянном токе обратной полярности.

Флюсы перед сваркой обязательно прокаливаются при t = 400-500°C в течении одного часа.

Для сварки под флюсом стали 20ХН3МФА используют сварочную проволоку св-08ХН2ГМЮ, которая обеспечит равнопрочность наплавленного металла и основного.

Химический состав проволоки св-08ХН2ГМЮ, ГОСТ 2246-70

Таблица 7. Химический состав проволоки св-08ХН2ГМЮ ГОСТ 2246-70 в процентах.

Данная проволока позволяет обеспечить:

1. Получение наплавленного металла требуемого химического состава и механических свойств.

2. Получение шва стойкого против горячих трещин, не склонного к холодным трещинам, плотных и беспористых.

3. Хорошие технологические свойства.

4. Высокую производительность сварки.

5. Не оказывает вредного влияния на рабочих.

3.6 Расчет и выбор режимов сварки

При сварке цилиндров гидропресса используют нестандартную разделку. Глубина разделки составляет 350мм, а ширина в нижней части имеет значение 30мм, в верхней части 38мм.

Таким образом, сварка цилиндра происходит под слоем флюса, автоматом в узкую, но глубокую щель. Следовательно, режимы сварки должны обеспечивать сплавление основного метала с металлом шва.

Величина тепловложения должна иметь среднее значение, которое позволило бы стыку ''не захлопнутся'' во время сварки.

Поэтому на основании опытных данных ИЭС им. Е.О. Патона по выбору оптимальных режимов сварки под флюсом цилиндров гидропрессов, приняли такие параметры режимов сварки

Таблица 8. Режим сварки.

Исходя из экспериментальных данных лаборатории сварки АО НКМЗ, выбираем остальные режимы сварки. Вылет электрода равен 20-25мм. Высота слоя флюса составляет 15-20мм. Грануляция частиц флюса для сварки проволокой диаметром 2мм составляет 0,25-1,0мм.

1. U_д=36 В, I_св=320 А, V_св=18 м/час.

Рисунок 2. Схема раскладки валиков при ручном управлении процессом.

2. U_д=38 В, I_св=340 А, V_св=18 м/час.

1. U_д=40 В, I_св=350 А, V_св=18 м/час.

Рисунок 3. Схема раскладки валиков по 2 шт. в слое при рограммном управлении процессом.

Рисунок 4. Схема раскладки валиков по 3 шт. в слое при программном управлении процессом.

3.7 Обоснование и выбор сварочного оборудования

Так как сварка производится под слоем флюса в узкую разделку, необходимо выбрать сварочную головку, которая может работать длительное время в условиях высоких температур и имеющую механизм слежения. На основании прейскуранта № 15- 06. Оптовые цены на оборудование для газовой резки и сварки, выбираем головку.

Таблица 9. Характеристика сварочной головки А – 1569.

Данное сварочное оборудование обеспечивает следующие требования:

1. является новейшей современной конструкцией;

2. полностью обеспечивает необходимую по технологии производительность;

3. обеспечивает надежность и безотказность в работе, является автоматизированным.

Источником питания служит выпрямитель ВДУ – 1201.

Таблица – 10. Характеристика выпрямителя ВДУ – 1201.

Номинальный сварочный ток, А 1250

Режим работы, ПВ, % 100

Напряжение холостого хода, В, не более 85

Номинальное рабочее напряжение, В при работе на характеристиках: жестких 56 падающих

Пределы регулирование сварочного тока, А, при работе на характеристиках: жестких 300-1250 падающих

Пределы регулирования рабочего напряжения, В, при работе на характеристиках: жестких 24-56 падающих 26-56

Первичная мощность, кВ·А, не более 118

КПД, %, не менее 83,5

3.8 Проектирование и выбор технологической оснастки процесса сборки и сварки и ее описание

Использование сборочно-сварочных приспособлений предусматривает решение ряда вопросов: получение заданных размеров узла, упрощении технологии сборки и сварки, снижение трудоемкости запланированных операций, исключение вообще или сведение до минимума доли ручного труда, уменьшение сварных деформаций и остаточных напряжений.

Так как мы свариваем тело вращения, то рациональнее всего для выполнения кольцевого шва используют двухстоичный контаватель, который конструктивно выполнен в виде горизонтального пресса, установленного на станину и снабженного приводной бабкой для вращения вобранного и сжатого

с заданным усилием пакета деталей в процессе их нагрева и сварки.

Стенд снабжен подвижной и неподвижной траверсами, соединенными между собой для создания замкнутого силового контура, тягами прямоугольного сечения, системой подвижных макетов для установки деталей, и упорными самоустанавливающимися подшипниками, а также опорами для свободных концов тяг и отдельно стоящей стойкой под оптическую трубу с регулируемым по высоте столом.

Гидросистема стенда состоит из гидростанции с насосами высокого и низкого давления, имеющими индивидуальный привод, гидроаккумуляторы установки, поддерживающие заданное давление в гидросистеме в процессе всего цикла сварки, аппаратуры управления и силовых цилиндров.

Привод вращения деталей механический на базе приводной бабки токарного станка модели 1А670, обеспечивает передачу постоянного крутящего момента в диапозоне бесступенчатого регулирования оборотов, необходимого для сварки с постоянной скоростью.

Характеристики

Список файлов курсовой работы