Файл: Выпускная квалификационная работа сулимов Владлен Алексеевич.docx

Таблица 1.Химический состав стали 20 ГОСТ 1050-88.

Марка стали	C	Mn	Si	S не более	P не более	Cr
20	0,17-0,24	0,35-0,65	0,17-0,37	0,04	0,05	0,25

Таблица 2.Механические свойства стали 20 ГОСТ 1050-88.

Марка стали	МПа				НВ не более
Не менее
20	420	250	25	55	163

Таблица 3. Химический состав стали 09Г2 по ГОСТ 19282-73

Марка стали	Содержание элементов в %								Способ производства	Степень раскисления
	C	Mn	Si	Cr	Ni	Cu	P	S
							Не более
09ГС		1,40-1,80	0,20-0,40	До 0,30	До 0,30	До 0,30	0,035	0,035	Мартенов-ский	спокойная

Таблица 4. Механические свойства стали 09Г2 по ГОСТ 19282-73

Марка стали	Толщина проката, мм	Временное сопротивление разрыву sв, МПа (кгс/мм2)	Предел текучести sт, МПа (кгс/мм2)	Относительное удлинение d5, %
09Г2	До 5	440	305	21

---

Чтобы определить предварительно возможность получения качественного сварного соединения необходимо предварительно определить сва­риваемость стали.

Свариваемость - это способность металла образовывать прочное сварное соединение при определенных условиях.

Углерод - одна из основных примесей, определяющих свариваемость углеродистых сталей. По свариваемости углеродистые стали, делятся на че­тыре группы.

---

Таблица 5. Свариваемость углеродистых сталей

№ группы	% содержания углерода	Наименование свариваемости
I	До 0,25	хорошая
II	0,25-0,35	удовлетворительная
III	0,35-0,45	ограниченная
IV	Свыше 0,45	плохая

Учитывая процентное содержание углерода в стали 20пс по ГОСТу 1050-88, определяем, что она имеет хорошую свариваемость и в процессе сварки не требует дополнительных мероприятий.

Свариваемость легированной стали, зависит от содержания в ней ле­гирующих компонентов и определяется,что сталь 09Г2 имеет хорошую свариваемость и не требует приме­нения дополнительных мероприятий при сварке.
В качестве защитных используются активные газы, т.е. такие, которые могут вступать во взаимодействие с другими элементами в процессе сварки. К таким газам относятся углекислый газ (СО₂) или смеси: 70% углекислого газа и 30% аргона (или кислорода) – для сварки углеродистых сталей; 70% аргона и 30% углекислого газа – для сварки легированных сталей.

Применение газовых смесей вместо 100% углекислого газа повышает производительность и качество сварки.

Достоинством сварки в защитном газе является также то, что и на сварные изделия, выполненные этим процессом, без особой подготовки можно наносить прочные антикоррозионные покрытия (оцинкованные и др.). Сварку в защитных газах применяют и для соединения тонких металлов (0,1 – 1,5мм).

Из всех видов дуговой сварки полуавтоматическая сварка в защитных газах имеет наименьшую трудоёмкость.

Углекислый газ. При нормальном атмосферном давлении удельная плотность углекислого газа 0,00198г/см3. При температуре 31⁰ С и давлении 7,53МПа углекислый газ сжижается. Температура сжижения газа при атмосферном давлении – 78,5^о С. Хранят и транспортируют углекислый газ в стальных баллонах под давлением 6 – 7МПа. В стандартный баллон ёмкостью 40дм³ вмещается 25кг жидкой углекислоты, которая при испарении даёт 12625дм³ газа. Жидкая углекислота занимает 60 – 80% объёма баллона, остальной объём заполнен испарившимся газом.

Жидкая углекислота способна растворять воду; поэтому выделяющийся в баллоне углекислый газ перед подачей в зону дуги должен осушаться; концентрация его должна быть не менее 99%. Если углекислый газ содержит влагу, то неизбежна пористость шва.

---

Для сварки пользуются специально выпускаемой сварочной углекислотой; можно пользоваться также пищевой углекислотой.Пищевая углекислота содержит много влаги; поэтому перед сваркой газ следует подвергать сушке пропусканием через патрон, заполненный обезвоженным медным купоросом или через силикагелевый осушитель.

Сварочный углекислый газ отвечает следующим техническим требованиям: для I сорта СО₂ не менее 99,5%, II сорта – 99%; водяных паров I сорта не более 0,18%, для II сорта – 0,51%.

При количестве сварочных постов более 20 целесообразно иметь централизованное питание их углекислым газом, подаваемым по трубопроводу от рампы или от газификационной установки. Сварочные посты рекомендуется оборудовать электромагнитными клапанами, позволяющими автоматически перед зажиганием дуги включать подачу газа и после гашения выключить газ. На каждом посту должен быть расходомер (ротаметр).

Для защиты зоны сварки применяют защитный газ СО₂по ГОСТу 8050-85.

Углекислый газ - газообразная двуокись углерода - широко используется в сварочном производстве и в других отраслях. Это бесцветный газ, имеющий при нормальных условиях, плотность 1,839 кг/м³, хорошо раство­ряется в воде и придает ей кислый вкус.

Жидкая двуокись углерода - бесцветная и без запаха жидкость. В виде насыщенной жидкости двуокись углерода может существовать при давлени­ях от 7,53 (критическое давление) до 0,528 МПа (тройная точка) и соответст­венно температурах от +31,05 до -56,6° С. При температуре ниже +11° С - легче. Плотность жидкой двуокиси углерода небольшая. Жидкая двуокись углерода превращается в газ при подводе к ней теплоты. При нормальных условиях при испарении 1кг жидкой двуокиси углерода образуется 509л газа.

Согласно ГОСТ8050-85 промышленность выпускает двуокись углерода трех марок. Таблица №6.

Таблица 6. Состав двуокиси углерода по ГОСТу 8050-85

Наименование показателей	Двуокись углерода
	сварочная	пищевая	техническая
Содержание СО2, об,%, не менее	99,5	98,5	98,5
Содержание СО2, об,%, не более	Нет	Нет	0,05
Содержание воды в баллоне, % по массе, не более	-	0,1	0,1
Содержание водяных паров при нормальных условиях, г/м3	0,184	Не нормируется

---

Для сварки используют сварочную двуокись углерода или пищевую с дополнительной осушкой. Техническую двуокись углерода в сварочном производстве не используют. Хранить и транспортировать двуокись углерода в сварочном производстве целесообразно в изотермических емкостях. Углекислый газ должен содержать минимальное количество влаги и других примесей. При хранении углекислого газа в баллонах высокого давления вследствие небрежности заполнения отбираемый из баллона углекислый газ может содержать повышенное количество влаги и азота, вызывающих образование пор в швах. При сварке используют смеси, содержащие 75-85% СО₂ и 25-15% О₂. На практике применяют также двойные смеси, состоящие из 25-50% СО₂ и 75-50% Аr и тройные смеси, состоящие из 75% Аr, 20% СО₂ и 5% О₂.

Получают смеси смешиванием газов.

Для получения указанных смесей используют газообразный или жидкий технический кислород, аргон и аргонокислородную смесь.

Добавление к СО₂ чистого кислорода в количестве 15-20% усиливает интенсивность окисления водорода и повышает стойкость металла шва к об­разованию пор и трещин. Окисление элементов при сварке в смесях меньше, чем в чистом СО₂.

Для варианта замены изготовления конструкции используется стальная сварочная проволока СВ-08Г2С по ГОСТу 2246-70, которая имеет по­вышенное содержание кремния и марганца, что способствует раскислению сварочной ванны и формированию сварного шва, кроме того, повышенное содержание Si повышает прочность, и упругость Мn повышает прочность и твердость. Для увеличения прочности сварного шва проволоку подвергают омеднению.

Таблица 7. Химический состав сварочной проволоки СВ - 08Г2С

по ГОСТу 2246-70

Марка проволоки	Химический состав проволоки
	Mn	Si	Cr	Ni	C	Не более
						S	P
Св – 08Г2С	1,8-2,1	0,7-0,95	0,2	0,25	0,05-0,11	0,025	0,03

На устойчивость процесса сварки в защитном газе влияет состояние поверхности проволоки, наличие на ней различного рода загрязнений, ржав­чины. В настоящее время освоено производство омедненной сварочной про­волоки. Слой меди 0,3 - 0,9 мкм, нанесенный на поверхность стальной про­волоки, обеспечивает хороший электрический контакт проволоки в токоведущем мундштуке сварочного аппарата. Это позволяет стабилизировать режим сварки и качество сварных швов. Для своей конструкции выбираю полуавтомат типа ПДГ-322, который предназначен для сварки стальной проволокой изделий из стали в среде за­щитных газов на постоянном токе. Полуавтомат состоит из подающего механизма ПДГ-322 и выпрямителя ВС-300Б. Подающий механизм закрытого типа. Внутри установлен 2-х роликовый редукторный привод, кассета для сварочной проволоки,

---