Курсовая работа: Процес зварювання обічайки

Вступ

Зварюванням називається процес отримання не рознімного з'єднання твердих матеріалів шляхом їх місцевого сплавлення чи спільного деформування, в результаті чого отримуються міцні зв'язки між атомами зварюваних елементів.

Зварювання, термічну різку широко застосовують в усіх галузях промисловості. Це пояснюється перед усім економією металу. Найбільшої економії досягають при застосуванні зварних з’єднань встик, при цьому економія металу складає біля 20%.

Зменшення витрат металу знижує вартість зварюваних деталей і конструкцій. Вартість їх також зменшується за рахунок зменшення трудомісткості.

За допомогою зварювання отримують деталі та конструкції не тільки із сталей, а й з кольорових металів та сплавів (алюміній, мідь, нікель, титан, латунь, бронза і т. п.).

Історія розвитку зварювання.

Спочатку використовувалось кузнечне зварювання – дві деталі нагрівалися у горні та з'єднувалися за допомогою зусилля прикладеного до цих деталей.

Розвитку нинішнього зварювання послугувало відкриття в 1802 році явище зварювальної дуги. Це відкриття зробив професор Санкт-Петербурзької хіміко-хірургічної академії В.В. Петров. Проводячи досліди він отримав яскравий спалах – зварювальну дугу. В.В. Петров описав явища що відбуваються в ній, а також вказав на можливість її практичного застосування.
В 1882 році російський вчений М.М. Бенардос винайшов спосіб зварювання вугільним електродом сутність якого заключається
у слідуючому: зварювальна дуга горить між вугільним електродом та зварюваним металом, а для утворення зварювального шва необхідно застосовувати присадочний матеріал. Як джерело електричної енергії використовувалися акумуляторні батареї.

В 1886 році російський інженер М.Г. Славянов винайшов зварювання металевим електродом, сутність якого полягає у слідуючому: зварювальна дуга горить між зварюваним металом та плавлячимися металевим електродом, який утворює зварювальний шов.

Розвиток і промислове застосування зварювання вимагав розробки і виготовлення надійних джерел живлення, що забезпечують стійке горіння дуги. Таке устаткування – зварювальний генератор СМ-1 і зварювальний трансформатор з нормальним магнітним розсіянням СТ-2 – було виготовлено вперше в 1924 році Ленінградським заводом «Електрик». У тому ж році радянський учений В.П. Никітін розробив принципово нову схему зварювального трансформатора типа СТН. Випуск таких трансформаторів завод «Електрик»почав з 1927 г. У 1928 році учений Д.А. Дульчевський винайшов автоматичне зварювання під флюсом. Новий етап в розвитку зварювання відноситься до кінця 30-х років, коли колективом інституту електрозварювання АН УРСР під керівництвом академіка Е.О. Патона був розроблений промисловий спосіб автоматичного зварювання під флюсом. Впровадження його у виробництво почалося з 1940 г. Зварювання під флюсом зіграло величезну роль в роки війни при виробництві танків, самохідних знарядь і авіабомб. Пізніше був розроблений спосібнапівавтоматичної зварки під флюсом. В кінці 40-х років отримало промислове застосування зварювання в захисному газі. Колективами Центрального науково-дослідного інституту технологій машинобудування і Інституту електрозварювання імені Е.О. Патона розроблена і в 1952 році упроваджена напівавтоматична зварка у вуглекислому газі. Величезним досягненням зварювальної техніки з'явилася розробка колективом ІЕС в 1949 році електрошлакової зварки, що дозволяє зварювати метали практично будь-якої товщини.

1. Опис матеріалу виробу

Всі деталі обічайки виготовлені зі сталі Вст3пс (конструкційна вуглецева сталь звичайної якості, що поставляється по механічних властивостях і хімічному складі, напівспокійна) ГОСТ 535–79, ГОСТ 14637–79. З неї виготовляють елементи зварних і незварних конструкцій і деталей, що працюють при позитивних температурах. Фасонний і листовий прокат завтовшки до 10 мм для елементів зварних конструкцій, що працюють при змінних навантаженнях в інтервалі від –40 до +425 °С. Прокат від 10 до 25 мм – для елементів зварних конструкцій, що працюють при температурі –40 до +425 °С за умови постачання із зварюваністю, що гарантується.
Вуглецеві сталі представляють значну групу конструкційних матеріалів; вони складають 80% загального об'єму продукції чорної металургії.Сталі звичайної якості дешеві, мають задовільні механічні властивості у поєднанні з хорошою зварюваністю.

До хімічного складу сталі Вст3пс входять: вуглець, кремній, марганець, нікель, сірка, фосфор, хром, мідь, миш'як.

Вплив елементів, які входять до хімічного складу сталі Вст3пс.

Хром в низковуглецевих сталях міститься в межах до 0,3%, в конструкційних 0,7–3,5%, в хромистих 12–18%, в хромонікелевих 9–35%. При зварюванні хром утворює карбіди хрому, які погіршують корозійну стійкість сталі і різко підвищують твердість в зонах термічного впливу; сприяє утворенню тугоплавких оксидів, що затрудняють процес зварки.

Нікель знаходиться в низьковуглецевих сталях в межах 0,2–0,3%, в конструкційних 1–5%, в легованих 8–35%. Нікель збільшує пластичність і прочність сталі, подрібнює зерна, не погіршуючи зварюваності.

Вуглець – одна з найбільш важливих домішок, що визначає міцність, в'язкість, загартовуваність і особливо зварюваність стали. Вміст вуглецю в звичайних конструкційних сталях в межах до 0,25% не погіршує зварюваності. При вищому вмісті зварюваність сталі різко погіршується, оскільки в зонах термічного впливу утворюються структури гарт, що приводить до тріщин.

Марганець міститься в сталі в межах 0,3–0,8%. Процес зварювання марганець не утрудняє. При зварці середньомарганцовистих сталей (1,8–2,5% Mn) виникає небезпека появи тріщин у зв'язку з тим, що марганець сприяє збільшенню загартовуваності сталі.

Кремній знаходиться в сталі в межах 0,02–0,3%. Він не викликає затрудненнь при зварюванні. У спеціальних сталях при вмісті кремнію 0,8–1,5% умови зварки погіршуються із-за високої рідкотекучості крем'янистої сталі і утворення тугоплавких оксидів кремнію.

Сірка шкідливий домішок, вона знижує міцність металу і затрудняє процес зварювання. Знижує зносостійкість та пластичність металу, а також сприяє утворенню гарячих тріщин. ЇЇ вміст в сталі не повинен перевищувати 0.055%.

Фосфор також являється шкідливим домішком, сприяє утворенню холодних тріщин. Його вміст в сталі не повинен перевищувати 0.05%.

Взагалі сталь Вст3пс володіє хорошою зварюваністю у будь-яких просторових положеннях.

Хімічний склад в% матеріала ВСт3пс

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Cu	As
0.14 – 0.22	0.05 – 0.17	0.4 – 0.65	до 0.3	до 0.05	до 0.04	до 0.3	до 0.3	до 0.08

Механічнівластивості при Т=20^o С матеріала ВСт3пс

Сортамент	Р о зм і р	Напр.	σв	σт	δ5
-	мм	-	МПа	МПа	%
Прокат гарячекатан.	до 20	370–480	245	26
Прокат гарячекатан.	20 – 40	235	25

σ_в – межа короткочасної міцності,

σ_т – межа пропорційності (межа текучості для залишкової деформації),

δ₅ – відносне подовження при розриві.

2. Порівняння зварювання з іншими видами з'єднань

Зварювання металів застосовується у всіх галузях промисловості унаслідок його техніко-економічних переваг в порівнянні з іншими видами з'єднання. Переваги зварювання в порівнянні з клепкою, болтовими і іншими способами з'єднань деталей наступні: значна економія металу (до 25%); спрощення конструкцій; висока продуктивність і значне зниження вартості продукції (за рахунок зменшення трудомісткості, економії металу і т.і.); можливість виготовлення виробів складної форми; герметичність та надійність з’єднань; можливість застосування при ремонті (швидке і з найменшими затратами відновлення зношеного обладнання). При сучасному розвитку зварювальної техніки зварні конструкції успішно замінюють литі і ковані вироби, а також прокатні профілі. При зварюванні в порівнянні з литтям економія металу складає близько 50%. У приладобудуванні найширше застосовують електродугову і електроконтактне зварювання.

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--