Файл: ПЛАН СЛЕС.ПРАКТИКИ.doc

Для выполнения соединений трубопроводов применяются различные материалы, выбор которых зависит от назначения соединения. Краткие характеристики и назначение этих материалов приведены в таблице 19.

15.3 Характеристика и назначение материалов, используемых для

выполнения соединений трубопроводов

Таблица 19

Клеевые соединения бандажного типа (рис. 15.11, а, б) выполняются путем многослойной намотки на концы стыка стальных труб ленты из стеклоткани с нанесенным на ее поверхность слоем эпоксидного клея. Фиксация взаимного положения стыкуемых труб обеспечивается за счет применения струбцин с призмами, бандажа из металлической ленты, опор и подвесок. Зачистка концов труб перед склеиванием осуществляется на участках длиной не менее 0,7 диаметра. Зачищенные поверхности перед склеиванием обезжириваются ацетоном или бензином для улучшения соединения клея с металлом. Клеевой состав готовят, смешивая компаунд (основные компоненты клея) с отвердителем. Намотка подготовленной ленты с нанесенным на нее клеевым составом на концы соединяемых труб выполняется вручную в радиальном направлении туго и без перекосов. Середина ленты при этом должна располагаться в месте стыка труб. Для получения необходимой прочности и герметичности соединение должно быть выдержано при температуре окружающего воздуха 5... 17°С в течение четырех суток, при температуре 17... 25 °С - в течение двух суток. Для сокращения времени выдержки и увеличения прочности клеевого соединения применяются искусственные условия выдержки при температуре 80°С в течение трех часов или при температуре 120°С в течение полутора часов. Склеенные таким образом трубы перемещаются только с помощью переноски; категорически запрещается перемещать их волоком или сбрасывать с высоты.

Для получения клеемеханических соединений (рис. 15.11, б) клей наносится на наружную поверхность конца трубы и внутреннюю поверхность раструба или муфты. После нанесения клея прямой конец трубы заводится в раструб или муфту и обжимается по периметру. После обжатия происходит отвердение клея. Длина нахлестки (длина участка трубы, входящая в раструб или муфту) должна составлять не менее 1,2 диаметра трубы.

Раструбные и муфтовые соединения труб (рис. 15.11, г) от клеемеханических отличаются тем, что обжатие муфты или раструба не выполняется.

Основным дефектом клеевого соединения является его недостаточная прочность, которая может быть вызвана следующими причинами:

• плохой очисткой склеиваемых поверхностей;

• неравномерным нанесением клея на склеиваемые поверхности (недостаток или избыток клея на отдельных участках);

• отвердением клея до соединения поверхностей;

• недостаточным давлением на детали при склеивании;

• недостаточным температурным режимом и недостаточным временем просушивания соединения.

Для устранения этих недостатков необходимо очистить поверхность от клея, вновь очистить и обезжирить ее, а также соблюдать температурный и временной режим при выполнении клеевых соединений.

Контрольные вопросы:

1. От чего зависит выбор клея для выполнения клеевого соединения?

2. С какой целью выполняется зачистка и обезжиривание поверхностей, подлежащих склеиванию?

3. В чем особенность выполнения клеевых соединений труб?

Тема 16 Термическая обработка

Студент должен:

знать:

• виды термообработки;

• назначение закалки, отпуска, нормализации, охлаждения.

уметь:

• выполнять закалку деталей в соответствии с техническими условиями;

• назначать температурный режим по диаграмме Fе₃С.

Оснащение рабочего места: муфельная печь; клещи, очки, рукавицы, охлаждающие жидкости, детали, диаграмма состояния Fе₃С.

Термической обработкой металлов и сплавов называется процесс изменения внутреннего строения (структуры) металлов и сплавов путем нагрева, выдержки и последующего охлаждения с целью получения металлов и сплавов с необходимыми свойствами.

Термической обработке подвергают заготовки (кованые, штампованные, литые и др.) и готовые детали. Заготовки подвергают термической обработке в целях улучшения их структуры и снижения твердости, а обрабатываемые детали – для придания им необходимых свойств: твердости, прочности, износостойкости, упругости и др.

Изменяя температуру и продолжительность нагрева, температуру и продолжительность выдержки и скорость охлаждения, можно сообщить стали одного и того же химического состава самые разнообразные свойства, т.е. делать ее твердой или мягкой, в различной степени пластичной, хрупкой и т.п. Совокупность этих условий называется режимом термической обработки.

В зависимости от температуры нагревания и условий охлаждения различают следующие виды термической обработки: отжиг, нормализация, закалка и отпуск. Они имеют различные назначения и отличаются друг от друга скоростью и температурой нагрева, временем выдержки при этой температуре и скоростью охлаждения. Температура нагрева при отжиге, нормализации и закалке зависит от содержания углерода.

Отжигом называют такую операцию, при которой сталь нагревают до определенной температуры, выдерживают при этой температуре и затем медленно охлаждают вместе с печью. Отжиг повышает обрабатываемость стали резанием, а также обрабатываемость без снятия стружки.

Целью отжига является:

- уменьшение внутренних напряжений в деталях после механической (горячей или холодной) обработки – низкотемпературный отжиг;

- устранение нежелательного изменения в структуре, вызванного обработкой, - полный отжиг;

- изменение структуры в целях облегчения условий обработки резанием, т.е. уменьшение сопротивления стали резанию, - неполный отжиг.

Низкотемпературный отжиг. Неравномерность охлаждения стального проката или поковок приводит к образованию внутренних напряжений в металле, которые, в необработанной заготовке не проявляются и обнаруживаются только при односторонней ее обработке. Волочение, прокатка, строгание, точение, фрезерование и др. вызывают возникновение в заготовке внутренних напряжений, которые должны быть уменьшены или полностью устранены перед закалкой изделия. В таких случаях достаточно нагреть заготовку до температуры 500-600⁰С.

Полный отжиг применяют главным образом после горячей обработки деталей (ковки и штамповки), а также для обработки литья из углеродистых и легированных сталей. Основной целью полного отжига кованых и литых деталей является измельчение зерна. Полный отжиг осуществляется путем нагрева стали на 30-50⁰С выше линии GSK (точка А_с3) (рис. 16.1), выдержки при этой температуре и последующего медленного охлаждения вместе с печью. Время выдержки при нагреве должно быть достаточным для прогрева изделий по всему сечению.

Неполный отжиг. Если до отжига структура стали удовлетворительная, но сталь обладает повышенной твердостью и в деталях имеются внутренние напряжения, применяют неполный отжиг. При неполном отжиге сталь нагревают до температуры, на 30-40⁰С превышающей нижнюю критическую точку А_с1, т.е. до 750-760⁰С. Замедленное охлаждение или длительная выдержка стали при температурах 680-750⁰С способствуют образованию крупнозернистости, облегчающей обрабатываемость стали.

Для мягких сталей с содержанием углерода до 0,4-0,5% неполный отжиг применяется редко. Для инструментальных сталей неполный отжиг является единственным видом отжига. Он способствует снятию внутренних напряжений и улучшению обрабатываемости.

Изотермический отжиг в отличие от полного отжига заключается в том, что сталь нагревают до температуры на 30-50⁰С выше точки А_с3 (конструкционные стали) или выше точки А_с1 на 50-100⁰С (инструментальные стали) и после выдержки охлаждают в расплавленной соли до температуры ниже точки А_r1 на 30-100⁰С (680-700⁰С). При этой температуре сталь подвергают выдержке, а затем охлаждают до комнатной температуры. Температура изометрической выдержки (650-700⁰С) оказывает значительное влияние на свойство стали.

Основное преимущество изометрического отжига состоит в том, что он позволяет сократить длительные циклы, применяемые при указанных отжигах деталей из легированной стали, которые требуют очень медленного охлаждения для снижения твердости.

Диффузионный отжиг (гомогенизацию) применяют, чтобы выровнять (путем диффузии) химический состав стали в слитках и крупных отливках. Диффузионный отжиг осуществляют при высоких температурах (1100-1200⁰С) с выдержкой от 10 до 15ч при этой температуре, а затем медленно охлаждают до 600-550⁰С.

Сталь, прошедшая диффузионный отжиг, обладает более высокими механическими свойствами, особенно повышается ударная вязкость.

Отжиг на зернистый перлит применяют для сталей, содержащих более 0,65% углерода, с целью понизить их твердость и улучшить обрабатываемость резанием. Для отжига сталь нагревают немного выше А_с1 и после выдержки при рабочей температуре в течение 3-5ч медленно охлаждают (со скоростью 30-50⁰С в час) сначала до 700⁰С, затем до 650-600⁰С и далее на воздухе.

Рекристаллизацинный, или низкий, отжиг применяют для исправления искажений кристаллической решетки, полученных при холодной прокатке, волочении или холодной штамповке. Отжиг производят нагреванием стали до температуры ниже точки А_с1 (630-650⁰С) с выдержкой при этой температуре и медленным охлаждением, в результате чего вместо деформированной (вытянутой) структуры получают мелкозернистую, равноосную, мягкую и вязкую структуру.

Нормализацией называется операция нагрева стали на 30-50⁰С выше линии GSE (точки А_с3 – для конструкционной стали или А_ст – для инструментальной стали) с выдержкой при этой температуре и последующим охлаждением на воздухе. Нормализации подвергаются штампованные и кованные заготовки из углеродистой и легированной стали. Цель нормализации – улучшение микроструктуры стали, повышение механических свойств и подготовка к последующей термической обработке. Нормализацией можно исправить структуру после ковки и штамповки деталей, уничтожить последствия перегрева после сварки деталей и снять напряжения в сварном шве. После нормализации отливки имеют высокий предел текучести и прочности, а также повышенную ударную вязкость. Для некоторых марок углеродистой и специальных сталей нормализация является окончательной операцией термической обработки, так как в результате нормализации сталь приобретает требуемые свойства.

Закалкой называют такую операцию термической обработки, при которой сталь нагревают до температуры, несколько выше критической, выдерживают при этой температуре и затем быстро охлаждают в воде, масле, водных растворах солей и др.

Цель закалки – получение стали с высокими твердостью, прочностью, износоустойчивостью и другими важными свойствами, повышающими эксплуатационную надежность и долговечность обрабатываемых деталей и инструмента. Качество закалки зависит от температуры и скорости нагрева, времени и скорости охлаждения.

Температуры нагрева. При закалке конструкционные стали нагревают на 20-40⁰С выше линии GS (точки А_с3), а инструментальные стали – на 30-50⁰С выше линии PSK (точки А_с1), выдерживают в течение времени, необходимого для выравнивания температуры по всему сечению детали, и быстро охлаждают.Быстрорежущие, нержавеющие и другие высоколегированные стали закаливают при более высоких температурах нагрева: быстрорежущую сталь Р18 закаливают при температуре 1260-1280⁰С, а нержавеющую сталь (например, 4Х13) – при температуре 1050-1100⁰С. При выборе режимов закалки пользуются соответствующими справочниками.

Допускаемая скорость нагрева металла при термической обработке зависит от типа нагревательного устройства, массы одновременно нагреваемого металла, его химического состава, теплопроводности, степени однородности и чистоты, а также формы, размеров деталей и температуры нагрева.

Увеличение скорости нагрева сокращает длительность термической обработки, повышается производительность оборудования, уменьшается угар металла и т.д.

Чем больше в стали углерода и легирующих элементов, чем сложнее форма и больше размеры детали, тем медленнее должен осуществляться нагрев во избежание возникновения больших внутренних напряжений, которые вызовут коробление и даже образование трещин в деталях.

Для медленного нагрева детали загружают в холодную печь (медленный нагрев вместе с печью). При загрузке деталей в печь, имеющую температуру заданного режима термообработки, достигается высокая скорость нагрева. Таким методом главным образом нагревают мелкие детали – пружины, шпильки, гайки и т.п.

Медленно нагревают детали до температуры 500-600⁰С, затем процесс нагрева ускоряют, так как внутренние напряжения в деталях из-за разности температур уже не будут возникать. Время нагрева инструментальных углеродистых и среднелегированных конструкционных сталей больше, чем конструкционных углеродистых сталей, на 25-50%, а высоколегированных на 50-100%. После нагрева до заданной температуры детали выдерживают в течение определенного промежутка времени для выравнивания температуры по всему сечению детали и завершения структурных превращений.

Закалочные среды применяют следующие: воду, водные растворы солей, расплавленные соли и минеральные масла (веретенное 2 и 3; машинное Л, С, СУ и трансформаторное).