Файл: Лекция 1 Оснащение сварочного поста для частично механизированной сварки (наплавки) плавлением.docx

Скорость подачи электродной проволоки, м/ч, расчитывается по формуле:



где α_Р – коэффициент расплавления проволоки, г/А ч ; ρ – плотность металла электродной проволоки, г/см³ (для стали ρ =7,8 г/см³).

Значение α_Р рассчитывается по формуле:



Скорость сварки (наплавки), м/ч, рассчитывается по формуле:



где α_Н - коэффициент наплавки, г/А ч; α_Н = α_Р(1-Ψ), где Ψ - коэффициент потерь металла на угар и разбрызгивание. При сварке в СО₂ Ψ = 0,1- 0.15;F_B - площадь поперечного сечения одного валика, см². При наплавке в СО₂ принимается равным 0,3 - 0,7 см².

Масса наплавленного металла, г, сварке рассчитывается по следующим формулам:

при сварке:



при наплавочных работах:



где l – длина шва, см; ρ – плотность наплавленного металла (для стали ρ=7,8 г/см³); V_Н - объем наплавленного металла, см³.

Время горения дуги, ч, определяется по формуле:



Полное время сварки (наплавки), ч, определяется по формуле:



где k_П – коэффициент использования сварочного поста, ( k_П= 0,6 ÷ 0,57).

Расход электродной проволоки, г, рассчитывается по формуле:



где G_H – масса наплавленного металла, г; Ψ – коэффициент потерь, (Ψ = 0,1 - 0,15).

Расход электроэнергии, кВт ч, определяется по формуле:

---

где U_Д– напряжение дуги, В; η– КПД источника питания: при постоянном токе 0,6÷0,7 , при переменном 0,8÷ 0,9; W_O–мощность источника питания, работающего на холостом ходе, кВт. На постоянном токе Wо = 2,0÷ 3,0 кВт, на переменном – Wо= 0,2÷ 0,4 кВт.

Справочные сведения по оборудованию для сварки в СО₂ приведены в табл. 4,5,7 приложения.

Лекция № 5: Свариваемость металлов

Свариваемость — свойство металлов или сочетания металлов образовывать при установленной технологии сварки неразъемное соединение, отвечающее требованиям, обусловленным конструкцией и эксплуатацией изделия. В сварочной практике существуют такие понятия, как физическая и технологическая свариваемость.

Свариваемость оценивается степенью соответствия свойств сварного соединения тем же свойствам основного материала и его склонностью к образованию дефектов. Материалы делятся на хорошо, удовлетворительно, плохо и ограниченно свариваемые.

Физическая свариваемость подразумевает возможность получения монолитных сварных соединений с химической связью. Такой свариваемостью обладают практически все технические сплавы и чистые металлы, а также ряд сочетаний металлов с неметаллами.

Технологическая свариваемость — это характеристика металла, определяющая его реакцию на воздействие сварки и способность образовывать сварное соединение с заданными эксплуатационными свойствами. В этом случае свариваемость рассматривается как степень соответствия свойств сварных соединений одноименным свойствам основного металла или их нормативным значениям.

Свариваемость металлов зависит от их химических и физических свойств, наличия примесей и др. От свариваемости металла зависит выбор технологии его сварки.

Свариваемость сталей определяется по склонности к образованию трещин и механическим свойствам шва, по ней стали разделяются на четыре группы:

• 
  1 — хорошая свариваемость; сварка выполняется без подогрева до, в процессе сварки и после.
  
• 
  2 — удовлетворительная свариваемость; сварка для предотвращения трещин предварительно нагревается, после сварки нужна термообработка.
  
• 
  3 — ограниченная свариваемость; сталь склонна к образованию трещин, ее предварительно подвергают термообработке, термически обрабатывается после сварки.
  
• 
  4 — плохая свариваемость, склонность к образованию трещин. Сварка производится с предварительной термообработкой, подогрев проводится и после сварки.
  

---

Свариваемость металла зависит от его химических и

физических свойств, кристаллической решетки, степени легирования, наличия примесей и других факторов.

Назовем основные показатели свариваемости металлов и их сплавов:

• окисляемость при сварочном нагреве, зависящая от химической активности металла;

• чувствительность к тепловому воздействию сварки, которая характеризуется склонностью металла к ро­сту зерна, структурными и фазовыми изменениями в шве и зоне термического влияния, изменением проч­ностных и пластических свойств;

• сопротивляемость образованию горячих трещин;

• сопротивляемость образованию холодных трещин при сварке;

• чувствительность к образованию пор;

• соответствие свойств сварного соединения заданным эксплуатационным требованиям.
Хром увеличивает прочность стали, повышает ее устой­чивость против коррозии и длительного воздействия высо­ких температур. Однако с увеличением содержания хрома возрастает закаливаемость сталбй и ухудшается их свари­ваемость.

Никель повышает прочность, пластичность и коррози­онную стойкость стали, улучшает свариваемость. Однако при сварке требуется защита от воздействия кислорода воз­духа во избежание выгорания никеля.

Титан повышает прочность, ударную вязкость стали, улучшает ее свариваемость, способствует измельчению зе­рен при кристаллизации металла. При сварке связывает углерод, препятствуя образованию карбидов хрома по гра­ницам зерен и возникновению межкристаллитной корро­зии металла сварного соединения хромсодержащих ста­лей.

Кремний содержится в обычной углеродистой стали в пределах 0,02—0,3% и существенного влияния на свари­ваемость не оказывает. При повышенном содержании (0,8—1,5%) кремний затрудняет сварку, так как придает стали жидкотекучесть и образует тугоплавкие окислы и шлаки.

Сера является самой вредной примесью стали. Содер­жание серы в стали допускается не более 0,05 %. Сера обра­зует в металле сернистое железо, которое имеет более низ­кую температуру плавления, чем сталь, и плохо растворя­ется в расплавленной стали. При кристаллизации стали сернистое железо располагается между кристаллами метал­ла шва и способствует образованию трещин.

Фосфор является также вредной примесью стали. Со­держание фосфора в стали доходит до 0,05 %. Фосфор ухуд­шает свариваемость стали, так как образует хрупкое фос­фористое железо, придает стали хладноломкость.

Свариваемость стали принято оценивать по следующим показателям:

---

• склонности металла шва к образованию горячих и хо­лодных трещин;

• склонности к изменению структуры в околошовной зоне и к образованию закалочных структур;

• физикомеханическим качествам сварочного соедине­ния;

• соответствию специальных свойств сварного соеди­нения техническим условиям.

Лекция № 6: Понятие о металлургических процессах.

В процессе горения дуги жидкий металл с конца электрода переходит в сварочную ванну в виде отдельных капель (капельный способ) и при полуавтоматической сварке струйно.
Перенос капель осуществляется под действием:

• силы тяжести;

• силы поверхностного натяжения;

• электромагнитных сил.

Характер капель зависит от силы сварочного тока. С увеличением силы тока размер капель уменьшается, а число их возрастает.

С уменьшением силы тока размер капли растет и в единицу времени капель становится меньше. Именно это свойство переноса металла и уменьшение силы тока, а также максимально короткая дуга позволяют вести сварку в вертикальном положении.
Коэффициент расплавления. При сварке металла шов образуется вследствие расплавления присадочного и проплавления основного металла. Расплавление присадочного металла характеризуется коэффициентом расплавления αр=σр/(I∙t), где σр - масса расплавленного за время t электродного металла, г; t - время горения дуги, ч; I - сварочный ток, А.

Коэффициент расплавления зависит от состава проволоки и покрытия электрода, массы покрытия, а также рода и полярности тока.

Коэффициент потерь. Коэффициент характеризует потери металла электрода на разбрызгивание, испарение и окисление: φ=(σр-σн)/(I∙t), где σн - масса наплавленного металла, г; σр - масса расплавленного металла, г.

Коэффициент потерь зависит не только от состава проволоки и ее покрытия, но также от режима сварки, и типа сварного соединения. Коэффициент потерь возрастает при увеличении плотности тока и длины дуги. Он несколько меньше при выполнении сварных тавровых соединений и соединений с разделкой кромок, чем при наплавке.

Коэффициент наплавки. Для оценки процесса наплавки вводят понятие коэффициента наплавки αн=σн/(I∙t) , где σн - масса наплавленного за время t металла, г (с учетом потерь); I - сварочный ток, А.
Коэффициент наплавки зависит от рода и полярности тока, типа покрытия и состава проволоки, а также от пространственного положения, в котором выполняют сварку.

---

Зависимость величины сварочного тока от диаметра электрода. При ручной дуговой сварке сварочный ток и диаметр электрода связаны следующей зависимостью: I=kd, где I - величина сварочного тока, А; k - коэффициент, зависящий от марки электрода; d - диаметр электрода, мм.

Приведенная формула применима для электродов, имеющих диаметр 3-6 мм.
Зависимость между диаметром и величиной сварочного тока выражают также следующей опытной формулой: I=(m+nd)d, где m=20, n=6 (для ручной сварки стальными электродами).
Производительность процесса дуговой сварки. Производительность сварки определения количеством наплавленного металла σн= αнI∙t, где αн - коэффициент наплавки, г/(A∙ч); I - сварочный ток, A; t - время, ч.

Чем больше ток, тем выше производительность. Однако при значительном увеличении сварочного тока электрод может быстро нагреваться теплотой Джоуля-Ленца, что резко понизит качество сварного шва, так как металл шва и зона сплавления основного металла будут перегреты. Необходимо отметить, что перегрев электрода увеличивает разбрызгивание металла.

Лекция № 7: Стали, их состав, марки.

Сталь – сплав железа с углеродом, где углерода до 2,14%.

Существует более 1500 марок сталей, которые можно классифицировать по следующим признакам:
способу производства: кислородно-конвертерная (бессемеровская, томасовская); мартеновская; электросталь;
степени раскисления: кипящая (кп) — наименее раскисленная; полуспокойная (пс) — средней степени раскисления; спокойная (сп) — наиболее раскисленная;

химическому составу: углеродистые: низкоуглеродистая (содержание углерода до 0,25 %); среднеуглеродистая (0,25...0,6%); высокоуглеродистая (свыше 0,6 %);
легированные: низколегированная (суммарное содержание легирующих элементов, кроме углерода, до 2,5 %); среднелегированная (2,5... 10 %); высоколегированная (свыше 10%);
назначению: конструкционная; строительная; инструментальная; судостроительная; котельная; особым свойствам: коррозионно-стойкая (нержавеющая); жаростойкая; жаропрочная; электротехническая;
прочностным показателям:
обычной прочности — низкоуглеродистые класса С 38/23 (С — обозначение стали; 38 — предел прочности, кгс/мм2; 23 — предел текучести, кгс/мм2);
повышенной прочности — низколегированные классов С 44/29, С 46/33 и С 52/40;
высокой прочности — низколегированные и среднелегированные классов С 60/45, С 70/60 и С 85/75.

По качеству выделяют: обыкновенного качества, качественные и высококачественные.

В зависимости от назначения стали обыкновенного качества подразделяются на три группы - А, Б, В.

---