Реферат Технология сварочного производства
жүктеу/скачать 0,97 Mb.
|
1 2
Байланысты:Технология сварочного производства
|
Реферат
Введение Сварка - это технологический процесс получения неразъемных соединений металлов, сплавов и других материалов за счет межатомных сил связи. Для того чтобы между контактирующими поверхностями вступили в действие межатомные силы связи, их необходимо сблизить на расстояния, равные межатомному. Сближению поверхностей на такие расстояния препятствуют микронеровности, окисные пленки, адсорбированные газы. Для получения качественного соединения необходимо устранить эти причины и сообщить поверхностным атомам энергию активации. Такая энергия может сообщаться в виде теплоты и в виде упругопластической деформации. Поэтому все способы сварки можно разделить на две основные группы: способы сварки плавлением; способы сварки пластическим деформированием (давлением). Обзор основных способов сварки металла При сварке плавлением соединение деталей осуществляется за счет частичного расплавления металла свариваемых деталей. В этом случае достигается разрушение окисных пленок и сближение атомов до расстояния, при котором возникают металлические связи. Расплавленные объемы металла кромок самопроизвольно образуют общий объем металла, называемый сварочной ванной. При удалении источника нагрева в сварочной ванне начинаются процессы кристаллизации металла, поэтому металл шва имеет литую структуру. Жидкий металл сварочной ванны активно растворяет газы окружающей среды и отличается от структуры и состава основного металла. Происходят также изменения и в зоне термического влияния, т.е. в зоне основного металла, прилежащей к сварному шву. В процессе кристаллизации происходит усадка металла, и сечение металла в зоне шва будет уменьшенным. Сварка может осуществляться как за счет расплавления основного металла, так и за счет основного и электродного или присадочного материала . При сварке давлением под действием силы Р по мере ее увеличения происходит пластическое деформирование, сначала возникающее в поверхностных слоях. При этом нарушается целостность адсорбированного стоя, контактные поверхности выравниваются. Металл контактных поверхностей подобно вязкой жидкости перемещается в радиальном направлении, т.е. в направлении наименьшего сопротивления. В результате атомы получают дополнительную энергию активации и образуются межатомные металлические связи. Для малопластичных металлов необходим нагрев, который увеличивает пластичность, а для пластичных он необязателен. В современном машиностроительном производстве наиболее распространенными видами сварки являются: электродуговая (ручная и машинная), газовая, газопрессовая, электрошлаковая, плазменная, электронно-лучевая, лазерная, сварка ультразвуком, электро-контактная и т.д. Большинство видов и способов сварки стандартизованы по режимам, применяемому оборудованию, условиям материалам и другим показателям. Процесс сварки представляет собой сочетание нескольких одновременно-протекающих процессов, которые определяют качество сварного соединения. Это тепловое воздействие на металл околошовных участков (зона термического влияния), процесс плавления, металлургические процессы, процессы кристаллизации металла шва. Характерная особенность процессов, протекающих при сварке - слишком высокая температура и очень большая скорость охлаждения. В поперечном сечении сварного соединения при любом способе сварки можно выделить следующие участки (рис. 3): 1 - наплавленный металл, имеет столбчатое (дендритное) строение, характерное для литой стали; 2 - зона сплавления, имеет небольшую ширину (десятые и сотые мм) и состоит из частично оплавленных зерен основного металла. Эта переходная зона отличается по химическому составу от соседних участков основного металла содержанием углерода, серы, фосфора, переходящих за счет диффузии из расплавленного металла шва; 3 - участок перегрева (1 - 3 мм) включает часть металла, нагретого до температуры, близкой к температуре плавления, отличается крупнозернистым строением; 4 - участок нормализации, здесь металл нагрет несколько выше температуры Ас3; структура мелкозернистая; протяженность зоны (1,2 - 4 мм); 5 - участок неполной перекристаллизации; температура нагрева лежит в интервале Ас1 - Ас3; 6 - участок рекристаллизации (450 - 725°С); структура участка состоит из равноосных зерен феррита и перлита; 7 - участок синеломкости по структуре не отличается от основного металла. Рис. 3. Поперечное сечение сварного соединения Участок основного металла, нагретый до температуры 200 - 500°С, обладает пониженными пластичностью и ударной вязкостью. Свариваемость - свойство металлов образовывать соединения, отвечающие требованиям, обусловленным конструкцией и эксплуатацией изделия. Свариваемость не является неотъемлемым свойством металла или сплава подобным физическим свойствам. Кроме технологических характеристик основного металла, свариваемость определяется способом и режимом сварки, составом присадочного металла, флюса, покрытия или защитного газа, конструкцией сварного узла и условиями эксплуатации изделия. В зависимости от марки основного металла и условий эксплуатации конструкции изменяется и совокупность показателей, определяющих понятие свариваемости. Например, под хорошей свариваемостью низкоуглеродистой стали в конструкции, работающей при статической нагрузке, сварное соединение должно быть равнопрочным с основным металлом, без трещин в металле шва и без снижения пластичности в околошовной зоне; металл шва и околошовной зоны должен быть стойким против перехода в хрупкое состояние при температуре эксплуатации и концентрации напряжений, обусловленной формой узла. В процессе кристаллизации в результате усадки в металле шва возникают растягивающие напряжения и возможно под их воздействием образование кристаллизационных (горячих) трещин. При нагреве в околошовной зоне изменяется структура основного металла, что может привести к образованию околошовных (холодных) трещин. Стойкость металла шва и околошовной зоны против образования трещин является важнейшим показателем свариваемости. Под воздействием нагрева металл околошовной зоны может перейти в хрупкое состояние. Металл шва по химическому составу и структуре заметно отличается от основного металла. Это может привести к существенному отличию прочностных и других специальных свойств металла шва и околошовной зоны от свойств основного металла. Поэтому в комплекс определения свариваемости входит проверка механических свойств металла шва и околошовной зоны при различных температурах, а также стойкости против коррозии, износостойкости и других характеристик. Свариваемость сталей в большой мере определяется химическим составом. Так, например, свариваемость углеродистых сталей изменяется в зависимости от содержания основных примесей. Низкоуглеродистые стали (С < 0,25%) свариваются хорошо всеми способами сварки. Стали с содержанием С > 0,35% свариваются хуже и чем больше углерода, тем хуже свариваемость. В околошовных зонах появляются закалочные структуры и трещины, а шов получается пористый. Для предотвращения образования кристаллизационных трещин, применяют электроды и проволоки с пониженным содержанием углерода и небольшими добавками легирующих элементов для уменьшения снижения прочности из-за уменьшения содержания углерода. Чтобы предотвратить образование трещин в околошовной зоне применяют подогрев до температуры 250 - 300°С, и после сварки изделие подвергают термической обработке. Чтобы получить в металле шва структуру серого чугуна, в него вводят графитизаторы (кремний, углерод, алюминий). Эти элементы вводят в сварочную ванну через электрод, который отливают с повышенным содержанием кремния и углерода. Алюминий вводят в виде порошка в сварочную ванну. Горячую сварку чугуна выполняют нагревом до температуры 400 - 50°С чугунными электродами в соответствии с ГОСТ 271-70 со стабилизирующим дугу покрытием. После сварки изделие охлаждают медленно (вместе с печью). Горячую сварку применяют в ответственных случаях ввиду ее сложности. Холодную сварку чугуна выполняют стальными электродами и электродами из цветных металлов (медно-железные - 70%Cu и 30% Fе, железоникелевые - 40% Ni и 60% Fе, медно-никелевые - З0%Сu и 70% Ni). Ni не вступает в реакцию с углеродом, хорошо сплавляется и как графитизатор препятствует отбеливанию чугуна. Сварку ведут на постоянном токе обратной полярности. Применяют для заварки небольших трещин и раковин. Прочность сварного соединения составляет 70 - 80% прочности основного металла. В технологии сварочного производства широко применяется резка металлов. Наиболее распространенной в современном заготовительном производстве является кислородная резка металлов. Процесс кислородной резки основан на способности предварительно нагретых металлов сгорать (интенсивно окисляться) в струе кислорода и в принудительном удалении этой струей образующихся окислов (шлаков). Металл в месте реза нагревается до температуры воспламенения, после чего на эту поверхность подается струя кислорода. Непрерывный подогрев металла осуществляется газовым пламенем. Дня обеспечения возможности резки металлов необходимо, чтобы выполнялись следующие условия: ) температура горения металла в кислороде должна быть ниже температуры плавления; ) температура плавления образующихся шлаков должна быть ниже температуры плавления металла, чтобы образующиеся окислы легко выдувались и не препятствовали дальнейшему окислению; ) образующиеся шлаки должны быть достаточно жидкотекучими и легко выдувались из разреза; ) теплопроводность металла должна быть невысокой; ) количество теплоты, выделяющейся при сгорании металла, должно быть достаточным, чтобы прилегающие участки нагревались. Процесс резки начинают с нагревания металла. Подогревающее пламя резака направляют на край разрезаемого металла и нагревают до температуры воспламенения его в кислороде. Затем пускают струю режущего кислорода и перемещают резак вдоль лини отреза. Кислород сжигает верхние нагретые слои металла. Теплота, выделяющаяся при сгорании, нагревает нижележащие слои до температуры воспламенения и поддерживает непрерывность процесса резки. жүктеу/скачать 0,97 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|
1 2