Металлургические процессы при сварке реферат

Обновлено: 02.07.2024

1 ГОСТ 7.32-2001. Отчет о научно-исследовательской работе. Структура и правила оформления.–Введ. 2002-07-01.–М.: Госстандарт России: Изд-во стандартов, 2001.– 22с.

2 ГОСТ 14771-76. Дуговая сварка в защитном газе. Соединения сварные.-Введ. 1977-07-01. .–М.: .–М.: Госстандарт СССР: Изд-во стандартов, 1976.– 68с.

3 ГОСТ 4543-71 . Прокат из легированной конструкционной стали. Технические условия. –Введ. 1973-01-01.–М.: Госстандарт СССР: Изд-во стандартов, 1971.– 70с.

4 ГОСТ 2246-70. Проволока стальная сварочная. Технические условия.–Введ. 1973-01-01.–М.: Госстандарт СССР: Изд-во стандартов, 2002.– 5с.

Схема приварки оребрения труб теплообменника в углекислом газе приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Схема сварного соединения

Тип соединения – тавровый (Т1), без скоса кромок, односторонний. На рисунке 2 приведена схема подготовленных кромок и их конструктивные элементы по ГОСТ 14771-76 .


Рисунок 2 – Подготовка кромок свариваемых деталей

На рисунке 3 приведена схема шва и его конструктивные элементы по ГОСТ 14771-76 .


Рисунок 3 – Схема шва

Сварка осуществляется в один проход.

Материал труб теплообменника – сталь 15ХМ – хромомолибденовая конструкционная легированная. Сталь изготовляется по ГОСТ 4543-71. Назначение: сортовые заготовки, поковки, трубы для перегревателей, паропроводов, коллекторов, фланцы, длительно работающие при температурах до 500 град. Механические свойства: σ 0,2 =215 МПа, σ в =430 МПа, δ=20% по ГОСТ 4543-71 . Химический состав приведен в таблице 1.

Таблица 1 – Химический состав стали 15ХМ по ГОСТ 4543-71

Медь (Cu), не более

Никель (Ni), не более

Сера (S), не более

Фосфор (P), не более

Химический состав проволоки Св-08ХГСМА приведен в таблице 2.

Таблица 2 – Химический состав проволоки Св-08ХГСМА по ГОСТ 2246-70

Этим способом можно сваривать большинство сталей, удовлетворительно сваривающихся другими видами сварки. В первую очередь сваривают углеродистые и низколегированные стали толщиной более 3 мм проволокой диаметром 0,8—2 мм. Некоторое применение этот способ находит при сварке конструкций из высоколегированных сталей.

Наряду с другими преимуществами, характерными для сварки в защитных газах, сварка в углекислом газе характеризуется высокой производительностью и низкой стоимостью. Процесс экономичен, защитный газ не дефицитен, обеспечивает достаточно высокое качество металла швов. Механизированная сварка в углекислом газе, как более производительный процесс, успешно конкурирует с ручной дуговой сваркой покрытыми электродами по своей универсальности. К недостаткам ее следует отнести повышенное разбрызгивание и более грубое формирование швов.

При сварке в углекислом газе происходит окисление металла и потеря легирующих элементов. Поэтому основной особенностью этого способа является необходимость применения электродных проволок с повышенным содержанием элементов раскислителей (кремния, марганца), компенсирующих их выгорание в зоне сварки, предотвращающих окисление металла в ванне и образование пор. Для углеродистых сталей в основном используют сварочные проволоки сплошного сечения СВ-10ГС, Св-08Г2С, а также порошковые проволоки, содержащие в наполнителе порошки ферросплавов кремния и марганца.

Автоматическая и механизированная сварка в углекислом газе ведется на постоянном токе обратной полярности. Устойчивый процесс обеспечивается при высоких плотностях тока, поэтому используют проволоки малых диаметров 0,8—2,5 мм, а питание дуги производят от источников с жесткой внешней характеристикой. При сварке в углекислом газе, даже на высоких плотностях сварочного тока, практически не удается добиться струйного переноса металла электрода. Сварочный ток устанавливают и определяют скоростью подачи проволоки. Напряжение дуги должно быть не больше 32—34 В, так как с увеличением напряжения и длины дуги увеличивается разбрызгивание и окисление. Обычно U в = 20÷30 В, скорость сварки от 20 до 80 м/ч, расход газа 6—25 л/мин. Например, при механизированной сварке низкоуглеродистой стали толщиной 8 мм сварку можно выполнять проволокой диаметром 2 мм, на силе тока 260—280 А, при напряжении 28—30 В, расходе газа 16—20 л/мин за один проход без разделки кромок. Наряду с С02 также используют защитные смеси газов СО 2 + Аг, СО 2 + О 2 и др. При этом улучшается капельный перенос, уменьшается разбрызгивание, улучшается формирование швов [1].

Сущность способа. При сварке в зону дуги 1 через сопло 2 непрерывно подается защитный газ 3. Теплотой дуги расплавляется основной металл 4 и, если сварку выполняют плавящимся электродом, расплавляется и электродная проволока. Расплавленный металл сварочной ванны, кристаллизуясь, образует шов. При сварке неплавящимся электродом электрод не расплавляется, а его расход вызван испарением металла или частичным оплавлением при повышенном допустимом сварочном токе. Образование шва происходит за счет расплавления кромок основного металла или дополнительно вводимого присадочного металла. Схема способа приведена на рисунке 4 [ 2 ].


Рисунок 4 – Дуговая сварка в защитных газах

Чтобы провести тепловой расчет, необходимо идеализировать источник теплоты и нагреваемое тело. Для данных пластин толщиной 3 мм идеальным телом является пластина, т.к. температура по любой оси, перпендикулярной плоскостям, постоянна и прогрев по толщине можно принять равномерным.

Источник нагрева – сварочная дуга. Идеальный источник – линейный быстродвижущийся ( V св =26 м/ч) непрерывно действующий.

Тавровое соединение преобразуется в пластину путем спрямления до плоскости шва двух взаимоперпендикулярных деталей. Третья деталь оказывается под швом и считается адиабатической границей. Расчетная схема приведена на рисунке 5 [3].

Рисунок 5 - Расчетная схема

В данной работе необходимо рассчитать и построить температурное поле оребренной трубы, расчетная схема которой представлена на рисунке 5.

Для учета отражения теплового потока от адиабатической границы вводим три фиктивных источника, равных по мощности 1/3 основному.

Расчетная формула [3]:

где Тн – начальная температура, ˚С;

q - эффективная тепловая мощность основного источника, Вт;

V - скорость перемещения источников теплоты, см/с;

δ - толщина пластины, см;

cρ - объемная теплоемкость, Дж/(см 3 ·˚С);

a – температуропроводность, см 2 /с;

y – расстояние от рассматриваемой точки до основного источника, см;

y 1 =2·2,0- y – расстояние от рассматриваемой точки до фиктивного источника 1, см;

y 2 =2·4,85- y – расстояние от рассматриваемой точки до фиктивного источника 2, см;

y 3 =2·5,15- y – расстояние от рассматриваемой точки до фиктивного источника 3, см;

Читайте также: