Схема и описание сварного узла. Свойства металла изделия и применяемых сварочных материалов. Технология процесса сварки в углекислом газе. Расчетная схема нагрева и температурное поле изделия. Оценка склонности металла шва к образованию горячих трещин.
Подобные документы
Особенности свариваемости основного металла. Металлургические процессы при сварке. Методы подготовка кромок. Напряжения и деформации при сварке, меры борьбы с ним. Оборудование для установки и поворота изделия. Основы обработки швов после сварки.
дипломная работа, добавлен 24.10.2014
Сущность способа сварки в защитном газе. Структура и свойства основного и присадочного сварочного материала. Изучение технологического процесса сварки в углекислом газе. Химический состав сварочной проволоки. Возможные дефекты металлического изделия.
курсовая работа, добавлен 08.03.2015
Общие сведения и особенности сварочных металлургических процессов при разных видах сварки. Основные процессы, протекающие при дуговой сварке. Кристаллизация сварочной ванны. Образование трещин и газовых пор в металле шва. Структура сварного соединения.
реферат, добавлен 06.04.2012
Понятие сварки как технологического процесса соединения твердых материалов в результате действия межатомных сил. Оценка производительности процессов обработки материалов. Характеристика сварки в углекислом газе проволокой сплошного сечения и под флюсом.
реферат, добавлен 25.12.2013
Особенности металлургической сварки. Тавровое соединения пластин. Металлургические процессы, протекающие в ванне жидкого металла под действием сварочного пламени: диссоциация газов и соединений, окисление металла, взаимодействие с азотом и водородом.
реферат, добавлен 25.08.2013
Обоснование выбора основного металла. Механические свойства стали. Описания сварочных материалов и технологической оснастки. Расчет режимов сварки стыковых соединений. Определение площади наплавленного металла. Механическая обработка кромок под сварку.
курсовая работа, добавлен 28.10.2017
Физические процессы, происходящие при аргонодуговой сварке неплавящимся электродом. Эскиз детали, свариваемость материала. Выбор и обоснование сварочных материалов. Технологический процесс сварки, расчет ее параметров. Контроль сварного соединения.
курсовая работа, добавлен 25.05.2012
Выбор материала конструкции и сварочных материалов, оборудования и инструментов. Технологическая схема изготовления и сборка конструкции. Подготовка металла, деформации и напряжения при сварке. Дефекты и методы устранения. Безопасность во время работ.
Термическая обработка металлов. Композиционные материалы
... обнаружил критические точки (точки Чернова). Основными видами термической обработки стали являются отжиг, нормализация, закалка и отпуск. Отжиг. Отжигом называют операцию нагрева, выдержки при ... рекристаллизация, отжиг для снятия внутренних напряжений и диффузионный отжиг или гомогенизация); отжиг второго рода — изменение структуры сплава посредством перекристаллизации около критических точек с ...
контрольная работа, добавлен 24.01.2015
Описание кронштейна, технические условия для его изготовления. Технологическая свариваемость металла изделия. Выбор сварочных материалов. Разработка основной схемы производственного процесса сборки и сварки. Расчет нормы штучно-калькуляционного времени.
курсовая работа, добавлен 14.06.2016
Выбор диаметра электродной проволоки при наплавке в углекислом газе. Расчет сварочного тока при сварке сплошного сечения. Характеристика напряжения дуги и расхода газа. Скорость подачи электрода и коэффициент потерь металла на угар и разбрызгивание.
контрольная работа, добавлен 14.05.2016
источник
[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/diplomnaya/metallurgicheskie-protsessyi-pri-svarke/
Металлургические процессы при сварке
Особенности металлургической сварки. Тавровое соединения пластин. Металлургические процессы, протекающие в ванне жидкого металла под действием сварочного пламени: диссоциация газов и соединений, окисление металла, взаимодействие с азотом и водородом.
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Бюджетное образовательное учреждение
Начального профессионального образования
«Профессиональное училище № 28»
Выпускная квалификационная работа
Тема: Металлургические процессы при сварке
Работу выполнил: Носов Илья Сергеевич,
Руководитель: Прохоров Александр Леонидович,
1. Металлургические процессы при сварке
2. Особенности металлургических процессов
3. Практическая работа. Тавровое соединение пластин
В решение задач научно- технического прогресса важное место принадлежит сварке. Сварка является технологическим процессом, широко применяемая практически во всех отраслях народного хозяйства. С применением сварки создаются серийные и уникальные машины. Сварка внесла коренные изменения в конструкцию и технологию производства многих изделий. При изготовлении металлоконструкций, прокладке трубопроводов, установке технологического оборудования, на сварку приходится четвертая часть всех строительно-монтажных работ. Основным видом сварки является дуговая сварка.
1. Металлургические процессы при сварке
Процессы расплавления и затвердевания металла, сопровождающиеся изменением его химического состава и кристаллического строения, называются металлургическими.
Сварка также является металлургическим процессом, но отличается от других подобных процессов следующими особенностями:
- а) происходит при высокой температуре нагрева;
- б) протекает с большой скоростью;
- в) характеризуется очень малыми объемами нагретого и расплавленного металла;
- г) при сварке имеет место быстрый отвод тепла от расплавленного металла сварочной ванны в прилегающие к ней зоны твердого основного металла;
- д) на расплавленный металл в зоне сварки интенсивно воздействуют окружающие его газы и шлаки;
- е) в ряде случаев для образования металла шва используется присадочный металл, химический состав которого может значительно отличаться от состава основного металла.
Высокая температура нагрева при сварке значительно ускоряет процессы плавления электродного металла, основного металла, электродного покрытия и флюса. При этом имеет место значительное испарение, разбрызгивание и окисление веществ, участвующих в химических реакциях в зоне сварки.
Теория сварочных процессов
... URL: https://inzhpro.ru/kontrolnaya/teoriya-svarochnyih-protsessov/ сварка плавление рафинирование металл 1. Багрянский К.В., Добротина З.А., Хренов К.К. Теория сварочных процессов. Ки-ев: Выща шк., ... повторяют очертания сварочной ванны. [1] 3. Рафинирование металла при сварке плавлением Металлургическая фаза протекающая одновременно с раскислением и легированием металла называется рафинированием, ...
Молекулы ряда элементов, таких, как кислород, азот, водород, при высоких температурах дуги частично распадаются на атомы (диссоциируют).
В атомарном состоянии эти элементы обладают более высокой химической активностью, чем в молекулярном. Вследствие этого окисление элементов, насыщение металла азотом и поглощение водорода в процессе сварки протекает более интенсивно, чем при обычных металлургических процессах.
Малые объемы расплавленного металла в сварочной ванне и интенсивный отвод тепла в окружающий металл, обусловливают кратковременность протекающих химических реакций при высоких температурах процесса, поэтому не всегда эти реакции могут полностью завершаться. С другой стороны, сильно ускоряются процессы затвердевания и кристаллизации металла шва, что существенно отражается на строении (структуре) твердого металла шва, получаемого после сварки, а также околошовной зоны основного металла.
Химический состав, структура и плотность металла шва зависят от состава основного и присадочного металла, характера и состава газов, окружающих жидкий металл, режима сварки и прочих факторов.
Указанные особенности металлургических процессов при сварке затрудняют получение сварных швов высокого качества, особенно для металлов, чувствительных к быстрому нагреву и охлаждению, легко окисляющихся, склонных к образованию пористости, закалочных структур, трещин и других дефектов. Для сварки конструкций из таких металлов приходится применять специальную технологию и режимы, особые присадочные металлы, электроды, электродные покрытия, флюсы, в ряде случаев использовать предварительный и сопутствующий подогрев, а также последующую термическую обработку швов и в некоторых случаях — целых изделий.
2. Особенности металлургических процессов
сварка металлургический тавровый диссоциация
В ванне жидкого металла под действием сварочного пламени и окружающей газовой среды, а также в ряде случаев в присутствии флюсов протекают металлургические процессы. Процессов, протекающих в условиях дуговой сварки, много. Рассмотрим те, которые имеют общий характер во всех или большинстве случаев выполнения сварки.
Диссоциация газов и соединений
Кислород и водород при температурах дуга практически полностью диссоциируют на атомы, азот диссоциирует в меньшей степени.
Следовательно, в зависимости от условий протекания реакций водяной пар может окислять или восстанавливать металл сварочной ванны.
Диссоциации подвергаются и более сложные соединения. Во многих электродных покрытиях и флюсах содержится плавиковый шпат CaF2. При высоких температурах он разлагается по реакции
ДП ПЗ. Разработка технологии сборки и сварки емкости для хранения ...
... сварка Сварка под флюсом Сварка в защитных газах Описание сварочных материалов Выбор электродов для сборки Выбор проволоки для сварки Расчет режимов сварки Расчет режимов сварки для базового варианта Технология сборки и сварки цистерны ... при термообработке или работе конструкции при повышенных температурах. Образование горячих трещин характерно для крупнозернистой структуры металла шва, Изм. докум. ...
Атомы фтора, соединяясь с электронами, превращаются в ионы с малой подвижностью. Это ведет к снижению проводимости дугового промежутка и ухудшению стабильности дуги. Но в то же время атомы фтора способны связывать водород в молекулы HF, не растворяющиеся в металле ванны, уменьшая насыщение металла шва водородом.
В состав многих покрытий электродов входят карбонаты, например СаСО3. Разлагаясь при высоких температурах, они выделяют углекислый газ, который в свою очередь диссоциирует с образованием кислорода.
Находясь в атомарном состоянии, газы становятся химически активными и, реагируя с металлом, резко ухудшают его качество.
Окисление металла при сварке.
Кислород с железом образует оксиды: FeO (22,3% О2), Fe3O4 (27,6% О2), Fe2O3 (30,1% О2).
При высокой температуре сварочной дуги за счет атомарного кислорода в результате реакции Fe + О
FeO образуется низший оксид, который при понижении температуры может переходить в другие формы высших оксидов.
Наибольшую опасность для качества шва представляет оксид FeO, способный растворяться в жидком металле. Этот оксид обладает температурой плавления меньшей, чем у основного металла. Поэтому при кристаллизации металла шва он затвердевает в последнюю очередь. В результате он располагается в виде прослоек по границам зерен, что вызывает снижение пластических свойств металла шва. Чем больше кислорода в шве находится в виде FeO, тем сильнее ухудшаются его механические свойства. Высшие оксиды железа не растворяются в жидком металле и, если они не успевают всплывать на поверхность сварочной ванны, остаются в металле шва в виде шлаковых включений.
Железо может окисляться также за счет кислорода, содержащегося в СО2 и парах воды Н2О.
В процессе сварки кроме железа окисляются и другие элементы, находящиеся в стали, — углерод, кремний, марганец. При переходе капель электродного металла в дуге окисление элементов происходит в результате взаимодействия их с атомарным кислородом газовой среды дугового промежутка:
Окисление этих элементов приводит к уменьшению их содержания в металле шва. Кроме того, образующиеся оксиды могут оставаться в шве в виде различных включений, значительно снижающих механические свойства сварных соединений, особенно пластичность и ударную вязкость металла шва. Повышенное содержание кислорода вредно влияет и на другие свойства — уменьшает стойкость против коррозии, повышает склонность к старению металла, сообщает ему хладноломкость и красноломкость. Поэтому одним из условий получения качественного металла шва является предупреждение окисления его в первую очередь путем создания различных защитных сред.
Раскисление металла при сварке.
Раскислителем является элемент, обладающий в условиях сварки большим сродством к кислороду, чем железо. В качестве раскислителей применяют кремний, марганец, титан, алюминий, углерод. Раскислители вводят в сварочную ванну через электродную проволоку, покрытия электродов и флюсы. Ниже приведены наиболее типичные реакции раскисления.
Оксид марганца малорастворим в железе, но сам хорошо растворяет оксид железа FeO, увлекая его за собой в шлак.
Титан — энергичный раскислитель, при этом образуются легкоплавкие титанаты марганца и железа.
Оксид кремния плохо растворим в железе и всплывает в шлак. Раскисление кремнием сопровождается реакциями образования более легкоплавких комплексных силикатов марганца, кремния и железа, которые лучше переходят в шлак.
Расчет режима ручной дуговой сварки
... а также при монтажных работах и сборке конструкций сложной формы. Ручная сварка обеспечивает хорошее качество сварных швов, но обладает более низкой производительностью, например, по сравнению с автоматической дуговой сваркой под флюсом. ...
Марганец, кремний и титан вводят в сварочную ванну через электродную проволоку, легируя ее через покрытие электрода или флюс, вводя соответствующие ферросплавы.
Образующийся оксид углерода выделяется в атмосферу в газообразном состоянии, вызывая сильное кипение сварочной ванны и образуя поры в шве. Для получения плотных швов реакцию раскисления углеродом следует «подавить» введением в сварочную ванну других раскислителей, например кремния.
Взаимодействие с азотом., Взаимодействие с водородом., Реакции с серой и фосфором.
Такого же эффекта достигают введением кальция по реакции
Оксид кальция получают разложением в дуге мрамора СаСО3.
Реакции с фосфором.
Фосфор в металле шва располагается по границам зерен в виде легкоплавкой прослойки и приводит к сильной неоднородности металла, росту зерен и снижению пластичности, особенно при низких температурах, вызывая хладноломкость металла. Удаление фосфора проводят его окислением и последующим связыванием в прочное соединение, удаляемое в шлак.
3. Практическая работа.
Средства индивидуальной защиты электросварщика
Электрододержатель со сварочным кабелем.
Инструмент для подготовки металла под сварку и зачистки швов
Пластины из низкоуглеродистой стали 10 х 10 х 3 мм — 2 шт.
1. Подготовить рабочее место и проверить сварочную цепь.
2. Подготовить пластины из низкоуглеродистой стали 10 х 10 х 3 мм
- очистить пластину проволочной щеткой по металлу от ржавчины
3. Подобрать режим сварки на вспомогательной пластине для электродов диаметром 3 мм Iсв = 110 ± 10 А
4. Зафиксировать тавровое соединение — чтобы торец одной пластины примыкал под углом к основной поверхности другой пластины.
5.Выполнить две прихватки длинной 10 мм с обеих краев соединения на расстоянии 20 мм от края пластин, возбудив дугу электродом на основной пластине.
6. Отбить шлак и проконтролировать качество выполненной прихватки.
7. Наклонить изделие под углом 45є и выполнить сварку углового шва таврового соединения с обратной стороны прихваток. Возбудить дугу на основной горизонтальной пластине, отступив о края сборки на 5-10мм
Плавно переместить дугу к краю сборки и начать сварку
Вести электрод по не сваренным кромкам пластины
Закончить проход, заварив кратер шва, используя ранее приобретённые навыки.
8. Отбить шлак и зачистить шов щеткой не оставляя на пластине шлака и брызг металла.
9. Перевернуть пластину и выполнить сварку соединения со стороны прихваток
10. Закончить второй проход сварки шва.
11. Отбить шлак и зачистить шов щеткой не оставляя на пластине шлака и брызг металла.
12. Произвести контроль выполненной работы, обратить внимание на чешуйчатость и катет шва (при правильно выбранной скорости сварки и длины дуги, ширина шва должна быть на 2-3 мм больше диаметра электрода)
Сварочная металлургия отличается от других металлургических процессов высокими температурами термического цикла и малым временем существования сварочной ванны в жидком состоянии, т. е. в состоянии, доступном для металлургической обработки металла сварного шва. Кроме того, специфичны процессы кристаллизации сварочной ванны, начинающиеся от границы сплавления, и образования изменённого по своим свойствам металла зоны термического влияния.
Реферат ручная сварка
... Ручная дуговая сварка (РДС) обеспечивает высокое качество сварных соединений и поэтому применяется для изготовления ответственных конструкций из стали, различных цветных металлов и сплавов, а также на ремонтных работах. ... электрода по линии наложения шва и прекращения процесса сварки. При ручной дуговой сварке указанные операции, необходимые для образования шва, выполняются человеком вручную без ...
1. Справочник электрогазосварщика и газорезчика: учебное пособие для нач. проф. образования/[Г.Г. Чернышев, Г.В. Полевой, А.П. Выборное и др.]; под ред. Г.Г. Чернышева. — 4-е изд., стер. — М.: Издательский центр «Академия», 2010. — 234-237с.
Подобные документы
Металлургические процессы при сварке и основные методы подготовки кромок. Оборудование для установки и перемещения сварочного аппарата. Расчет сварных швов на прочность, нормы расхода присадочной проволоки, неплавящегося электрода и защитного газа.
курсовая работа [3,5 M], добавлен 05.02.2013
Характеристика материала и сварки стали 20Х12ВНМФ как разновидности жаропрочной высоколегированной стали. Виды сварки: ручная дуговая, под флюсом, электрошлаковая, в среде защитных газов. Схема переноса жидкого металла при электронно-лучевой сварке.
курсовая работа [99,6 K], добавлен 17.12.2014
контрольная работа [203,2 K], добавлен 23.10.2014
Влияние пластических свойств металла на прочность при наличии сварочных напряжений. Угловые деформации при сварке таврового соединения, их определение от двухстороннего шва. Определение остаточного прогиба и продольного укорочения тавровой балки.
контрольная работа [1,9 M], добавлен 26.02.2010
Основы теории и технологии контактной точечной сварки. Процессы, протекающие при контактной точечной сварке: деформирования свариваемых деталей; формирования механических и электрических контактов, электрической проводимости зоны сварки; нагрева металла.
учебное пособие [8,4 M], добавлен 21.03.2008
Процесс лазерно-дуговой сварки с использованием дуги, горящей на плавящемся электроде. Экспериментальное исследование изменения металла при сварке и микроструктуры сварных швов. Сравнительная оценка экономической выгоды различных процессов сварки.
дипломная работа [4,6 M], добавлен 16.06.2011
Низкоуглеродистые и низколегированные стали: их состав и свойства, особенности свариваемости. Общие сведения об электродуговой, ручной дуговой, под флюсом и сварке сталей в защитных газах. Классификация и характеристика высоколегированных сталей.
курсовая работа [101,4 K], добавлен 18.10.2011
История развития сварочного производства. Понятие промышленной продукции сварочного производства и её качества. Сварка, понятие, виды и классы. Подготовка металла к сварке. Предупреждение деформации. Прогрессивные методы сборки и сварки узла. Контроль кач
реферат [38,4 K], добавлен 12.03.2005
Разработка технологического процесса сварки батареи отопления из труб. Подготовка металла к сварке. Термическая обработка и правка изделий после сварки. Нормирование ацетилено-кислородной сварки. Труд и заработная плата. Износ сварочного оборудования.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 17.12.2013
История сварочного ремесла. Классификация способов сварки. Понятие свариваемости. Схема подготовки металла к сварке. Классификация электродов. Расчёт сварных швов на прочность. Дефекты сварных соединений. Инструменты и принадлежности электросварщика.
дипломная работа [351,9 K], добавлен 29.11.2008
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
Технология сварки металлов
... увеличение прочности, ударной вязкости при незначительном снижении пластичности. 2. Технология сварки металлов сталь электродуговой сварка пайка Сварка - технологический процесс получения неразъемных соединений материалов посредством ... не применяется. Прокаливаемость - Способы охлаждения также относят к одной из операций термообработки. По способу охлаждения различают виды закалки: в одной ...
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.
источник
[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/diplomnaya/metallurgicheskie-protsessyi-pri-svarke/
Сварочная техника и технология
Особенности свариваемости основного металла. Металлургические процессы при сварке. Методы подготовка кромок. Напряжения и деформации при сварке, меры борьбы с ним. Оборудование для установки и поворота изделия. Основы обработки швов после сварки.
Соглашение об использовании материалов сайта
Просим использовать работы, опубликованные на сайте, исключительно в личных целях. Публикация материалов на других сайтах запрещена.
Данная работа (и все другие) доступна для скачивания совершенно бесплатно. Мысленно можете поблагодарить ее автора и коллектив сайта.
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Подобные документы
Металлургические процессы при сварке и основные методы подготовки кромок. Оборудование для установки и перемещения сварочного аппарата. Расчет сварных швов на прочность, нормы расхода присадочной проволоки, неплавящегося электрода и защитного газа.
курсовая работа [3,5 M], добавлен 05.02.2013
Технология сварки трубопроводов диаметром 89-530 мм, толщиной стенки 5-6 мм. Выбор сварочных материалов и оборудования. Подготовка металла под сварку. Технология сварки. Напряжения и деформации при сварке. Технический контроль. Требования безопасности.
контрольная работа [20,5 K], добавлен 27.02.2009
Технологичность сварной конструкции. Оценка свариваемости металла. Расчёт параметров контура контактной машины. Технология сборки и сварки. Сварочные напряжения и деформации, меры борьбы с ними. Методы контроля качества. Планировка рабочего места.
курсовая работа [8,1 M], добавлен 24.11.2013
Процесс лазерно-дуговой сварки с использованием дуги, горящей на плавящемся электроде. Экспериментальное исследование изменения металла при сварке и микроструктуры сварных швов. Сравнительная оценка экономической выгоды различных процессов сварки.
дипломная работа [4,6 M], добавлен 16.06.2011
Особенности, трудности, способы и режимы сварки конструкционной легированной стали. Тип раздела кромок и требования к сборке под сварку. Характеристика сварочных материалов и оборудования. Последовательность выполнения работ при сварке конечного изделия.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 27.05.2013
Низкоуглеродистые и низколегированные стали: их состав и свойства, особенности свариваемости. Общие сведения об электродуговой, ручной дуговой, под флюсом и сварке сталей в защитных газах. Классификация и характеристика высоколегированных сталей.
курсовая работа [101,4 K], добавлен 18.10.2011
История развития сварочного производства. Понятие промышленной продукции сварочного производства и её качества. Сварка, понятие, виды и классы. Подготовка металла к сварке. Предупреждение деформации. Прогрессивные методы сборки и сварки узла. Контроль кач
Реферат газовая сварка цветных металлов
... застывании плотный однородный металл без посторонних включений и прочих дефектов. Для газовой сварки цветных металлов (меди, латуни, свинца), а так же нержавеющей стали в тех случаях, ... и охлаждения свариваемого металла. К недостаткам газовой сварки относятся меньшая скорость нагрева металла и большая зона теплового воздействия на металл, чем при дуговой сварке. При газовой сварке концентрация ...
реферат [38,4 K], добавлен 12.03.2005
Подготовка металла (деталей) к сварке, выбор и обоснование режимов и техники. Последовательность и обоснование сварки швов, термическая обработка детали. Контроль качества методом геометрических измерений. Охрана труда при выполнении сварочных работ.
курсовая работа [3,3 M], добавлен 17.04.2010
Механизация и автоматизация самих сварочных процессов. Подготовка конструкции к сварке. Выбор сварочных материалов и сварочного оборудования. Определение режимов сварки и расхода сварочных материалов. Дефекты сварных швов и методы контроля качества.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 07.08.2015
Сущность, особенности и области применения сварки под флюсом. Оборудование и материалы для сварки под флюсом. Технология автоматической дуговой сварки, ее главные достоинства и недостатки. Техника безопасности при выполнении работ по дуговой сварке.
реферат [897,7 K], добавлен 30.01.2011
источник
[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/diplomnaya/metallurgicheskie-protsessyi-pri-svarke/
Реферат: Металлургические процессы при сварке
Сварочная металлургия отличается от других металлургических процессов высокими температурами термического цикла и малым временем существования сварочной ванны в жидком состоянии , т. е. в состоянии , доступном для металлургической обработки металла сварного шва . Кроме того ,специфичны процессы кристаллизации сварочной ванны , начинающиеся от границы сплавления , и образования изменённого по своим свойствам металла зоны термического влияния.
В своей работе я отразил сущность лишь основных и наиболее общих процессов, происходящих в металле при сварке , хотя постарался изложить их как можно подробней и интересней .
Сварка сопровождается комплексом одновременно протекающих процессов , основными из которых являются : тепловое воздействие на металл в зоне термического влияния , термодеформационные плавления , металлургической обработки и кристаллизации металла в объёме сварочной ванны в зоне сплавления .
Физическая свариваемость характеризует принципиальную возможность получения монолитных сварных соединений и главным образом относится к разнородным металлам .
В процессе сварки имеет место непрерывное охлаждение . Характер структурных превращений при этом отличается от случая распада аустенита при изотермической выдержке . При непрерывном охлаждении значение инкубационного периода в 1.5 раза больше , чем при изотермическом . С увеличением скорости охлаждения получаемая структура в зоне изотермического влияния измельчается , твёрдость её повышается . Если скорость охлаждения превышает критическую скорость , образование структур закалки неизбежно .
Закалённые структуры в аппаратостроении являются крайне нежелательными : отличаются высокой твёрдостью , хрупкостью , плохо обрабатываются , склонны к образованию трещин .
Если скорость охлаждения ниже критической скорости , образование закалочных структур исключается . В зоне термического влияния наиболее желательными являются пластичные , хорошо обрабатываемые структуры типа перлита или сорбита . Поэтому получение качественных соединений непременно связано с достижением желаемых структур в основном регулированием скорости охлаждения .
Подогрев способствует перлитному превращению и является действенным средством исключения закалочных структур . Поэтому он служит в качестве предварительной термической обработки сварных соединений (нагрев до сварки и в процессе её ) . Меняя скорость охлаждения , можно получить желаемую твёрдость в зоне термического влияния .
В некоторых случаях появляется необходимость увеличения скорости охлаждения . Путём ускоренного охлаждения удаётся измельчить зерно , повысить прочностные свойства и ударную вязкость в зоне термического влияния . С этой целью находит применение метод сопутствующего охлаждения . Сварное соединение в процессе сварки с обратной стороны дуги охлаждается водой или воздушной смесью , что способствует получению крутой ветви скорости охлаждения.
Технологическая прочность сварного шва .
Термин “Технологическая прочность” применяется для характеристики прочности конструкции в процессе её изготовления . В сварных конструкциях технологическая прочность лимитируется в основном прочностью сварных швов . Это один из важных показателей свариваемости стали .
Технологическая прочность оценивается образованием горячих и холодных трещин .
Это хрупкие межкристаллические разрушения металла шва и зоны термического влияния . Возникают в твёрдо-жидком состоянии на завершающей стадии первичной кристаллизации , а так же в твёрдом состоянии при высоких температурах на этапе преимущественного развития межзернистой деформации .
Наличие температурно- временного интервала хрупкости является первой причиной образования горячих трещин . Температурно- временной интервал обуславливается образованием жидких и полужидких прослоек , нарушающих металлическую сплошность сварного шва . Эти прослойки образуются при наличии легкоплавких , сернистых соединений (сульфидов ) FeS с температурой плавления 1189 С и NiS с температурой плавления 810 С . В пиковый момент развития сварочных напряжений по этим жидким прослойкам происходит сдвиг металла , перерастающего в хрупкие трещины .
Вторая причина образования горячих трещин — высокотемпературные деформации . Они развиваются вследствие затруднённой усадки металла шва , формоизменения свариваемых заготовок , а так же при релаксации сварочных напряжений в неравновесных условиях сварки и при послесварочной термообработке , структурной и механической концентрации деформации.
Холодными считают такие трещины , которые образуются в процессе охлаждения после сварки при температуре 150 С или в течении нескольких последующих суток . Имеют блестящий кристаллический излом без следов высокотемпературного окисления .
Основные факторы , обуславливающие появление холодных трещин следующие:
а) Образование структур закалки ( мартенсита и бейнита ) приводит к появлению дополнительных напряжений , обусловленных объёмным эффектом .
б) Воздействие сварочных растягивающих напряжений .
в) Концентрация диффузионного водорода .
Водород легко перемещается в незакалённых структурах . В мартенсите диффузионная способность водорода снижается : он скапливается в микропустотах мартенсита , переходит в молекулярную форму и постепенно развивает высокое давление , способствующее образованию холодных трещин . кроме того , водород , адсорбированный на поверхности металла и в микропустотах , вызывает охрупчивание металла .
Углеродистые стали : сварка и сопутствующие ей процессы .
Сплавы Fe и С , где процентное содержание углерода не превышает 2,14 % , называют углеродистыми сталями . Углерод оказывает сильное влияние на свойства сталей . Наличие других элементов обусловлено :
1. Технологическими особенностями производства — Mn , Si — для устранения вредных включений закиси железа , FeO и FeS .
Вокруг оторочки сернистого железа , начиная с 985 С , происходит оплавление , что ведёт к снижению технологической прочности сварного шва . Температура плавления MnS составляет 1620 С , кроме того , он пластичен .
2. Невозможностью полного удаления из металла ( S, P, N , H )
3. Случайными причинами ( Cr , Ni , Cu и другие редкоземельные металлы )
Углеродистые стали составляют основную массу сплава Fe-C , до 95 % аппаратуры и оборудования изготавливают из этих сталей .
В отечественной промышленности наиболее широко применяют стали с содержанием углерода до 0,22 % , редко от 0,22 до 0,3 % .
Структурно -фазовые превращения углеродистых сталей определяются диаграммой состояния Fe-C . В нормализованном состоянии имеют феррито- перлитную структуру . С точки зрения кинетики распада аустенита , у углеродистых сталей происходит превращение аустенита в перлит ( второе основное превращение).
В зависимости от температуры охлаждения , степени переохлаждения , скорости охлаждения феррито- цементитной смеси получается различной степени дисперсионный перлит , сорбит , бейнит , троостит .
Низколегированные стали повышенной прочности.
К низколегированным относят стали , содержащие в своём составе до 2 % легирующих элементов каждого в отдельности и до 5 % суммарно ( Mn , Si , Cr , Ni ).
Содержание углерода , как и у углеродистых сталей не превышает 0,22 % . Содержание S и P в низколегированных сталях такое же , как в качественных сталях.
При сварке , кинетика распада аустенита такая же , как и углеродистых сталей . При охлаждении на воздухе получается феррито- перлитная структура . Поэтому низколегированные стали повышенной прочности относят к хорошо свариваемым сталям .
Однако легирующие элементы существенно снижают критическую скорость охлаждения . При содержании в верхнем пределе и высоких скоростях охлаждения возможно подавление перлитного превращения и появления промежуточных и закалочных структур .
При уменьшении погонной энергии сварки и увеличении интенсивности охлаждения в металле шва и зоне термического влияния возрастает вероятность распада аустенита с образованием закалочных структур . При этом будет увеличиваться вероятность образования холодных трещин и склонность к хрупкому разрушению .
При повышенных погонных энергиях наблюдается рост зерна аустенита и образуется грубозернистая феррито- перлитная структура видманштетового типа с пониженной ударной вязкостью .
Выбор тепловых режимов в основном преследует цель недопущения холодных трещин . Одним из самых технологичных средств , снижающих вероятность появления трещин , является подогрев . Температура подогрева определяется в зависимости от эквивалента углерода и толщины свариваемого проката . Необходимая температура подогрева возрастает с увеличением легированности стали и толщины свариваемого проката .
Низколегированные стали жаропрочные перлитные .
Хромомолибденовые стали 12МХ , 12ХМ , 15ХМ предназначены для работы в диапазоне температур -40. +560 С . В основном используются при температурах +475. +560 С . Их применение обусловлено низкой стоимостью и достаточно высокой технологичностью при изготовлении сварных конструкций и производстве отливок , поковок .
На участках , нагретых выше точки Ас(3) , возможно образование мартенсита и троостита . Реакция стали на термический цикл сварки характеризуется разупрочнением в зоне термического влияния в интервале температуры Ас(3) — Т (0), который объясняется процессами отпуска . Протяжённость разупрочненного участка увеличивается про больших значениях погонной энергии сварки .
Мягкая разупрочненная прослойка может явиться причиной локальных разрушений сварных соединений в процессе эксплуатации , особенно при изгибающих нагрузках .
Устранение разупрочнения осуществляется последующей термической обработкой с фазовой перекристаллизацией в печах ( объёмная термическая обработка ) .
Образование обезуглероженной ( ферритной ) прослойки — это специфический показатель свариваемости , присущий этим сталям .
В процессе последующей эксплуатации при температурах 450-600 С , происходит миграция углерода из металла шва в основной металл , или наоборот , когда имеет место различие в их легировании карбидообразующими элементами .
Стали системы
Хром — основной легирующий элемент . Он придаёт сталям ценные свойства : жаропрочность , жаростойкость ( окалиностойкость , коррозионную стойкость ) .Чем больше содержание хрома , тем более высокой коррозионной стойкостью обладает сталь . Такое влияние хрома объясняется его способностью к самопассивированию даже в естественных условиях и образованию плотных газонепроницаемых оксидных плёнок при высоких температурах .
1. Специфика свариваемости сталей типа 15Х5М .
Склонность к закалке осложняет технологический процесс выполнения сварочных работ . В зоне термического влияния образуются твёрдые прослойки , которые не устраняются даже при сварке с подогревом до 350-400 С . Для полного устранения твёрдых прослоек необходимо применение дополнительных мер . Небольшая скорость распада хромистого аустенита , вызывающая склонность к закалке на воздухе , и фазовые превращения мартенситного характера снижают стойкость сталей к образованию трещине при сварке .Применение закаливающих на воздухе сталей для изготовления сварного оборудования приводит к образованию в сварных соединениях механической неоднородности .
Механическая неоднородность , заключающаяся в различии свойств характерных зон сварного соединения , является следствием , с одной стороны , неоднородности термодеформационных полей при сварке структурно — неравновесных сталей , с другой — применения технологии сварки с отличающимися по свойствам сварочными материалами из-за необходимости обеспечения технологической прочности .
В настоящее время применяется два вида сварки :
1. Сварка однородными перлитными электродами , близкими по составу к основному металлу .При этом металл шва и зона термического влияния приобретают закалённую структуру и образуется широкая твёрдая прослойка .
2. Сварка с применением аустенитных электродов . Поскольку аустенитные материалы не склонны к закалке , твёрдые прослойки образуются только в зоне термического влияния .
Хромистые мартенситно- ферритные стали .
У стали марки 08Х13 с содержанием углерода 0,08 % , термокинетическая диаграмма распада аустенита имеет две области превышения : в интервале 600-930 С, соответствующем образованию феррито- карбидной структуры , и 120-420 С — мартенситной . Количество превращённого аустенита в каждом из указанных температурных интервалов зависит , главным образом , от скорости охлаждения . Например , при охлаждении со средней скоростью 0,025 С/с превращение аустенита происходит преимущественно в верхней области с образованием феррита и карбидов . Лишь 10 %аустенита в этом случае превращается в мартенсит в процессе охлаждения от 420 С . Повышение скорости охлаждения стали до 10 C/c способствует переохлаждению аустенита до температуры начала мартенситного превращения ( 420 С ) и полному его бездиффузионному превращению . Изменения в структуре , обусловленные увеличением скорости охлаждения , сказываются и на механических свойствах сварных соединений . С возрастанием доли мартенсита наблюдается снижение ударной вязкости .
Увеличение содержания углерода приводит к сдвигу в область более низких температур границы превращения мартенсита . У сталей с содержанием углерода 0,1- 0,25 %в результате этого полное мартенситное превращение имеет место после охлаждения со скоростью
С точки зрения свариваемости , мартенситно- ферритные стали являются “неудобными” в связи с высокой склонностью к подкалке в сварных соединениях этих сталей . Подкалка приводит к образованию холодных трещин . Склонность к образованию трещин при сварке зависит от характера распада аустенита в процессе охлаждения . В случае формирования мартенситной структуры ударная вязкость сварных соединений 13 %-ных хромистых сталей снижается до 0,05-0,1 МДж/м(^2) . Последующий отпуск при 650-700 С приводит к распаду структуры закалки , выделению карбидов , в результате чего тетрагональность мартенсита уменьшается . После отпуска ударная вязкость возрастает до 1МДж/м^2 . С учётом такой возможности восстановления ударной вязкости большинство марок хромистых сталей имеет повышенное содержание углерода для предотвращения образования значительного количества феррита в структуре . Таким образом удаётся предотвратить охрупчивание стали . Однако при этом наблюдается ухудшение свариваемости вследствие склонности сварных соединений к холодным трещинам из-за высокой хрупкости околошовного металла со структурой пластинчатого мартенсита .
Аустенитные коррозионностойкие стали .
Аустенитные стали содержат в своём составе Cr , Ni , C . По реакции на термический цикл хромоникелевые стали относят к хорошо свариваемым . При охлаждении они претерпевают однофазную аустенитную кристаллизацию неперлитного распада , тем более мартенситного превращения при этом не происходит .
межкристаллитная коррозия (МКК)
МКК развивается в зоне термического влияния , нагретой до температур 500-800 С ( критический интервал температур ) .
При пребывании металла в опасном (критическом) интервале температур по границам зерен аустенита выпадают карбиды хрома Cr(4)C , что приводит к обеднению приграничных участков зерен аустенита хромом .хром определяет коррозионную стойкость стали . В обеднённых хромом межкристаллитных участках развивается коррозия , которая называется межкристаллитной .
Межкристаллитная коррозия имеет опасные последствия — может вызвать хрупкие разрушения конструкций в процессе эксплуатации .
Чтобы добиться стойкости стали против межкристаллитной коррозии , нужно исключить или ослабить эффект выпадения карбидов . т. е. стабилизировать свойства стали .
Аустенитно- ферритные нержавеющие стали.
Аустенитно- ферритные стали относятся к группе хорошо свариваемых сталей . Они стойки к образованию горячих трещин против межкристаллитной коррозии .
Специфичным моментом свариваемости является их повышенная склонность к росту зерна . Наряду с ростом ферритных зерен возрастает общее количество феррита . Последующим быстрым охлаждением фиксируется образовавшаяся структура . Размеры зерна и количество феррита , а также ширина зоны перегрева зависят от погонной энергии сварки , соотношения структурных составляющих в исходном состоянии и чувствительности стали к перегреву .Соотношение количества структурных составляющих ( гамма — и альфа- фаз ) в исходном состоянии в значительной степени зависит от содержания а стали Ti . Количество титана в стали также определяет устойчивость аустенитной фазы против гамма- альфа превращения при сварочном нагреве . Чем выше содержание Ti , тем чувствительней сталь к перегреву . Вследствие роста зерна и уменьшения количества аустенита наблюдается снижение ударной вязкости металла околошовной зоны и угла загиба сварных соединений аустенитно- ферритных сталей . Менее чувствительными к сварочному нагреву являются стали , не содержащие титан , — это стали 03Х23Н6 и 03Х22Н6М2 .
Особенности сварки аппаратуры из разнородных сталей .
Специфическими показателями свариваемости разнородных сталей являются процессы диффузии и разбавления .
Наибольшую опасность представляет диффузия С в сторону высоколегированной стали , где большая концентрация Cr или других карбидообразующих элементов .
Разбавление происходит при перемешивании свариваемых сталей и присадочного материала в объёме сварочной ванны .
Сталь более легированная разбавляется сталью менее легированной . Степень разбавления зависит от доли участия каждого из составляющих разнородное сварное соединение .
Общие сведения о металлургических процессах при сварке в
Сварку сталей осуществляют обычно под флюсом , в среде оксида углерода (IV) , но бывают случаи , когда целесообразно применять аргонно- дуговую сварку ,- например для упрочнения средне и высоколегированных сталей .
Низкоуглеродистые низколегированные стали , особенно кипящие , склонны к пористости вследствие окисления углерода :
Этот процесс идёт за счёт кислорода , накопленного в сталях во время их выплавки , но может возникать за счёт примеси к Ar марок В и Г , за счёт влажности газа и содержащегося в нём кислорода .
Для подавления этой реакции в сварочной ванне нужно иметь достаточное раскислителей ( Si , Mn , Ti ) , т. е. использовать сварочные проволоки Св08ГС или Св08Г2С . Можно снизить пористость путём добавки к аргону до 50 % кислорода . который , вызывая интенсивное кипение сварочной ванны , способствует удалению газов до начала кристаллизации . Добавка кислорода к аргону снижает также критическое значение сварочного тока , при котором осуществляется переход от крупнокапельного переноса металла в дуге к струйному , что повышает качество сварки .
Среднелегированные углеродистые стали обычно содержат в своём составе достаточное количество активных легирующих компонентов для подавления пористости , вызываемой окислением углерода . Это обеспечивает плотную структуру шва , а шва состав металла шва соответствует основному металлу , если электродные проволоки имеют так же близкий состав .
Аустенитные коррозионностойкие и жаропрочные стали (12Х18Н10Т и др.) хорошо свариваются в среде аргона как плавящимся , так и неплавящимся электродом . При сварке этих сталей обычно не требуется каких-либо дополнительных мероприятий , но аустенитно- мартенситные стали очень чувствительны к влиянию водорода , который их сильно охрупчивает и даёт замедленное разрушение в виде холодных трещин .
Сварка алюминия и его сплавов .
Сварка алюминия и его сплавов затруднена наличием оксидных плёнок Al(2)O(3) с температурой плавления около 2300 С . Оксиды алюминия способствуют образованию пор в металле шва и снижают стабильность горения дугового разряда при сварке вольфрамовым электродом на переменном токе .
Оксид алюминия (III) может гидратироваться , и при попадании в сварочную ванну , он будет обогащать её водородом , что приведёт к пористости в сварном соединении , поэтому перед сваркой кромки изделия травят в щелочных растворах , механически зачищают металл и обезжиривают его поверхность . Электродная проволока так же подвергается травлению и механической зачистке . Для снижения пористости рекомендуется дополнительная сушка аргона .
Добавление к аргону хлора . фтора или летучих фторидов снижает пористость , но повышает токсичность процесса .
Сварка магниевых сплавов ( МА2, МА8 , МА2-1 ) в основном похожа на сварку алюминиевых сплавов , но оксид магния (II) , составляющий основную часть поверхностного слоя , менее прочно связан с металлом и не обладает такими защитными свойствами , как оксид алюминия (III) . Основные дефекты при сварке алюминиевых и магниевых сплавов — пористость и наличие оксидных включений в металле шва , так как оксиды Al(2)O(3) и MgO обладают большей плотностью , чем жидкий металл и не растворяются в нём .
Сварка титана и его сплавов .
При сварке титана и его сплавов ( ВТ1 , ВТ5 , ОТ4 ) возникает сложность с исключительной химической активностью титана . Титан реагирует с кислородом , азотом , углеродом , водородом , и наличие этих соединений приводит к резкой потере пластичности металла сварного соединения .
Особенно титан чувствителен к водороду , с которым он образует гидриды , разлагающиеся при высокой температуре , а при кристаллизации образуются игольчатые кристаллы , которые нарушают связь между металлическими зёрнами титана ( замедленное разрушение ) .
При сварке меди и её сплавов получение качественного шва — без пор , с требуемыми физическими свойствами — весьма затруднительно . Это связано с наличием в исходном металле закиси меди и высокой склонности меди к поглощению водорода . Возможна сварка меди и её сплавов в защитных газах — аргоне и гелии , а так же в азоте , который по отношению к этому металлу является инертным газом .
Сварку ведут неплавящимся электродом на постоянном токе прямой полярности с подачей присадочной проволоки .
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ В РАБОТЕ ЛИТЕРАТУРЫ.
1. А. В. Бакиев “Технология аппаратостроения” , Уфа 1995 год .
2. “Сварка в машиностроении” т. 1 под редакцией Н. А. Ольшанского .
3. “ Теория сварочных процессов” под редакцией В. В. Фролова .
источник
[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/diplomnaya/metallurgicheskie-protsessyi-pri-svarke/
| Название: Металлургические процессы при сварке
Раздел: Рефераты по технологии Тип: реферат Добавлен 04:55:30 06 июля 2005 Похожие работы Просмотров: 4375 Комментариев: 19 Оценило: 8 человек Средний балл: 4.8 Оценка: 5 Скачать |
