Магистерская диссертация на тему: Технологические свойства стали 09Г2С

Введение

Рассчитаем режим автоматической сварки в среде защитных газов для стыкового соединения. Тип разделки С5 по ГОСТ 14771-76, сварочная проволока 08Г2С, диаметр проволоки 1,2мм (рисунок 1).

Рисунок 1- Разделка кромок С5

Подварка корня шва (шов А):

где s - толщина металла, мм;

Задаемся а = 180-200 А/мм2 ,d=1,2 мм

1) Сварочный ток определим по формуле:

где а - плотность тока в электродной проволоке, А/мм2 а=180…200 А/мм2;)

dэ - диаметр электродной проволоки, мм.

Принимаем Iсв = 203…226 А.

2) напряжение горения дуги равно:

Принимаем Uд = 29 В.

3) Как известно из практики, шов формируется удовлетворительно тогда, когда произведение силы тока (А) на скорость сварки (м/час) при автоматической сварке электродной проволокой диаметром 1,2 мм находится в пределах 2000…5000.

Исходя из этого определим скорость сварки по формуле:

м/ч.

то есть входит в предел скоростей 15…60 м/ч для механизированной сварки. Принимаем Vсв = 25 м/ч, (0,69 см/с).

4) Рассчитаем погонную энергию принимая значения эффективного к.п.д. нагрева изделия дугой при сварке в смеси СО2 ŋи=0,80.

5) Определяем коэффициент формы провара по формуле:

где к = 0,92 (коэффициент, зависящий от рода и полярности тока)

Для механизированной сварки находится в пределах от 0,8 - 4,0. Значение 2,67 входит в указанный диапазон.

6) Определяем глубину провара Н (см) при сварке в защитном газе:

7) Определяем ширину шва е (мм):

8) При сварке в смеси СО2 вылет электрода L выбирают в пределах 10-20 мм

Выбираем L = 15 мм

9) Определяем коэффициент наплавки αн

αнτ =

где

αрτ =

10) Скорость подачи электродной проволоки определим из условия:

где αн - коэффициент наплавки;

γ - удельный вес металла для стали γ=7,8 г/см3.

11) Площадь металла, наплавленного за данный проход (см2);

Определяем высоту валика. При сварке в углекислом газе в диапазоне режимов, обеспечивающих удовлетворительное формирование шва, коэффициент полноты валика изменяется в узких пределах и практически равен µВ=0,73.

12) Высота валика равна (мм):

13) Определяем общую высоту шва С (мм):

С=Н+=4 + 1,25 = 5,25 мм

14) Определяем коэффициент формы усиления:

Ψв =

Для хорошо сформированных швов Ψв должен находиться в пределах 7 ÷ 10

Заполнение разделки (шов Б):

где s - толщина металла, мм;

Задаемся j = 250А/мм2;d = 1,2мм

1) сварочный ток определим по формуле (2):

2) напряжение горения дуги равно:

Принимаем Uд = 31 В.

3) Как известно из практики, шов формируется удовлетворительно тогда, когда произведение силы тока (А) на скорость сварки (м/час) при автоматической сварке электродной проволокой диаметром 1,2 мм находится в пределах 2000…5000.

Исходя из этого определим скорость сварки по формуле (7):

м/ч.

Принимаем Vсв = 12 м/ч, (0,33 см/с).

4) Рассчитаем погонную энергию, принимая значения эффективного к.п.д. нагрева изделия дугой ŋи=0,80

5) Определяем коэффициент формы провара по формуле:

где к = 0,92(коэффициент, зависящий от рода и полярности тока)

Для механизированной сварки находится в пределах от 0,8 - 4,0. Значение 1,93 входит в указанный диапазон.

6) Определяем глубину провара Н (см) при сварке в защитном газе:

7) Определяем ширину шва е (мм):

8) При сварке в смеси СО2 вылет электрода L выбирают в пределах 10-20 мм

Выбираем L = 15 мм.

9) Определяем коэффициент наплавки αн:

αнτ =

где

αрτ =

10) скорость подачи электродной проволоки определим из условия:

где αн - коэффициент наплавки;

γ - удельный вес металла для стали γ=7,8 г/см3.

11) Fн - площадь металла, наплавленного за данный проход (см2);

12) Определяем высоту валика. При сварке в смеси газов в диапазоне режимов, обеспечивающих удовлетворительное формирование шва, коэффициент полноты валика изменяется в узких пределах и практически равен µВ=0,73. Тогда:

высота усиления равна (мм):

13) Определяем общую высоту шва С (мм):

С=Н+=8.6 + 1,84 = 10,4 мм

14) Определяем коэффициент формы усиления:

Ψв =

Для хорошо сформированных швов Ψв должен находиться в пределах 7…10. Малые значения Ψв имеют место при узких высоких швах, такие швы не имеют плавного сопряжения с основным металлом и обладают неудовлетворительной работоспособностью при переменных нагрузках. Большие значения Ψв соответствуют широким и низким усилениям, такие швы нежелательны по тем же причинам, что и швы с чрезмерно большим значением Ψв, а также в связи с возможным уменьшением сечения шва по сравнению с сечением основного металла из-за колебаний уровня жидкой ванны.

Количество проходов определим из рисунка 6 по формуле:

Рисунок 6 - Схема к расчету площадей проплавленного и наплавленного металла

Определим усредненный химический состав металла шва при сварке стали 09Г2С проволокой Filarс PZ6114S.

Содержание рассматриваемого элемента в металле шва определяется на основании правила смешения по формуле:

где |х|ш, |х|ом, |х|э - концентрация рассматриваемого элемента в металле шва, основном и электродном металле;

γо- доля участия основного металла в формировании шва, определяется по формуле:

где Fн - площадь наплавленного металла,

Fпр - площадь провара. Определяем графически из рисунка 11.

Fн=88,5 мм2

Fпр=96,6 мм2

Определим химическое содержание шва при сварке основного слоя:

Расчет склонности металла стали сварного соединения к образованию холодных трещин и меры их предупреждения.

Потенциальную склонность стали к образованию холодных трещин можно рассчитать по значению эквивалентного содержания углерода Сэкв. Стали, для которых Сэкв>0,45%, чувствительны к образованию холодных трещин при сварке. Углеродный эквивалент можно вычислить по методу Международного института сварки.

шов нечувствителен к образованию холодных трещин.

Задание. Рассчитать режимы сварки проволока 08Г2С и на РДС электродами УОНИ13/45Р.Сталь 09Г2С.толщина 8мм.

1.1 Выбор способа сварки, сварочных материалов и сварочного оборудования

Данная конструкция изготавливается из стали марки 09Г2С, которая имеет следующие характеристики: химический состав марки стали (см. в таблице 1); физические свойства(см. в таблице 2); механические свойства(см. в таблице 3); технологические свойства (см. в таблице 4).

Таблица 1. Химический состав стали 09Г2С

С

Мn

Р

Сr

Сu

до 0.3

до 0.04

до 0.035

до 0.25

до 0.3

до 0.08

Таблица 2. Физические свойства стали 09Г2С

Т

С

Град

МПа

1/Град

Вт/(м*град)

кг/м3

Дж/(кг*град)

Ом*м

Т

С

Таблица 3. Механические свойства стали 09Г2С при Т = 200

Сортамент

Размер

sв

sТ

мм

МПа

МПа

кДж / м2

Лист термообработ., ГОСТ 4041-71

Трубы горячедеформир., ГОСТ 550-75

Трубы, ГОСТ 8731-87

Трубы, ГОСТ 10705-80

Прокат, ГОСТ 1050-88

до 80

Прокат нагартован., ГОСТ 1050-88

Прокат отожжен., ГОСТ 1050-88

Лента отожжен., ГОСТ 2284-79

Лента нагартован., ГОСТ 2284-79

Таблица 4. Технологические свойства стали 09Г2С

Свариваемость:

1 группа свариваемости - хорошо свариваемые (без ограничений).

Флокеночувствительность:

не чувствительна.

Склонность к отпускной хрупкости:

не склонна.

По марке стали основного металла выбираются сварочные материалы

Характеристика сварочного материала

Для получения качественных швов при сварке конструкционной стали выбираются электроды УОНИ13/45Р .

Данная марка электродов обеспечивает глубокое проплавление корня шва сформированием с обратной стороны соединения валика с усилением до 2,0 мм с плавным переходом к основному металлу. Обеспечиваются сварные швы с легко удаляемым шлаком.

Оглавление

- Введение

- Выводы

- Список литературы

- Приложение