Реферат: Проектирование участка сборки-сварки корпуса клиновой задвижки для автоматической сварки
Химический состав и механические свойства сталей представлены в таблицах 2.1, 2.2, 2.3, 2.4 [2].
Таблица 2.1 – Химический состав стали 15ГС, (%)
| С | Si | Mn | S | P | Cr | Ni | Cu |
| 0,12-0,18 | 0,70-1,00 | 0,9-1,3 | ≤0,025 | ≤0,035 | ≤0,30 | ≤0,30 | ≤0,30 |
Таблица 2.2 – Химический состав стали 20, (%)
| С | Si | Mn | S | P | Cr | Ni | As | N | Cu |
| 0,17-0,24 | 0,17-0,37 | 0,35-0,65 | ≤0,04 | ≤0,035 | ≤0,25 | ≤0,3 | ≤0.08 | ≤0,008 | ≤0.30 |
Таблица 2.3 – Механические свойства стали 15ГС
| σв, Н/мм2 | δ, % |
| 490 | 16 |
Таблица 2.4 – Механические свойства стали 20
| σв, Н/мм2 | δ, % |
| 410 | 25 |
Эквивалент углерода для стали 15ГС рассчитывается по следующей формуле (2.1):
(2.1)
Величина эквивалента не превышает 0,46. Следовательно, предварительный подогрев не требуется. Но сталь 15ГС толщиной свыше 30 мм требуется предварительный подогрев металла до температуры 150-200 0 С и минимальная ширина участка подогрева, в каждую сторону от кромок, составляет 120 мм [4].
2.2 Выбор и обоснование способов сварки, сварочных материалов
Рассмотрим, особенности сварки данной стали различными способами сварки.
Технология сварки должна обеспечивать определённый комплекс требований, основными из которых являются равнопрочность сварного соединения с основным металлом и отсутствие дефектов в сварном шве. А так же максимальную производительность и экономичность процесса сварки при требуемой надёжности и долговечности конструкции. Для данной конструкции выбираем автоматическую сварку под слоем флюса, для кольцевого шва двух полукорпусов.
Сварка под флюсом
Сварка под флюсом используется в широком диапазоне толщин. Автоматическую сварку выполняют электродной проволокой диаметром 3-5 мм. Равнопрочность соединения достигается подбором флюсов и сварочных проволок и выборов режимов и техники сварки. При сварке стали 15ГС используют флюс ФЦ-16 и электродную проволоку Св-08ГС. Легирование металла шва марганцем из проволок и кремнием при проваре основного металла, при подборе соответствующего термического цикла (погонной энергии) позволяет получить металл шва с требуемыми механическими свойствами. Использованием указанных материалов достигается высокая стойкость металла швов против образования пор и кристаллизационных трещин[4].
Для обеспечения пластических свойств металла шва и околошовной зоны на уровне свойств основного металла следует производить предварительный подогрев металла до 150 – 2000 С [5].
Основные преимущества автоматической сварки под флюсом:
1. Высокая производительность, превышающая производительность ручной сварки в 5 ... 10 раз. Она обеспечиваетсяприменением больших токов, более концентрированным и полным использованием теплоты в закрытой зоне дуги, снижением трудоемкости за счет автоматизации процесса сварки;
2. Высокое качество сварного шва, вследствие хорошей зашиты металла сварочной ванны расплавленным шлаком от кислорода и азота воздуха, легирования металла шва, увеличения плотностиметалла при медленном охлаждении под слоем застывшего и шлака;
3. Экономия электродного металла при значительном снижении потерь на угар, разбрызгивание металла и огарки. При ручной сварке эти потери достигают 20... 30%, а при автоматической сварке под флюсом они не превышают 2 ... 5%;
4. Экономия электроэнергии за счет более полного использования теплоты дуги. Затраты электроэнергии при автоматической сварке уменьшаются на 30... 40%;
Кроме этих преимуществ, следует отметить, что при автоматической сварке под флюсом условия труда значительно лучше, чем при аргоно-дуговой сварке: дуга закрыта слоем шлака и флюса, выделение вредных газов и пыли значительно снижено, нет необходимости в защите глаз и кожи лица сварщика от излучения дуги, а для вытяжки газов достаточно естественной вытяжной вентиляции. К квалификации оператора автоматической сварочной установки предъявляются менее высокие требования [6].
Выбор материалов для сварки под флюсом
Для стали 15ГС выбираем сварочную проволоку Св-08ГС диаметром 3 мм, химический состав которой приведен в таблице 2.5 [4].
Таблица 2.5 - Химический сосав сварочной проволоки Св-08ГС, %
| Элементы | C | Si | Mn | Cr | Ni | P | S |
| Содержание, % | ≤0.10 | 0,06-0,85 | 1,4-1,7 | ≤0,2 | ≤0,25 | ≤0.025 | ≤0.03 |
Для сварки данной стали, выбираем флюс ФЦ-16, химический состав которого приведен в таблице 2.6 [4].
Таблица 2.6 – Химический состав флюса ФЦ-16, %
| Элемент | SiO2 | MnO | CaO | MgO | Al2 O3 |
| Содержание, % | 26-32 | 3-6 | 15-21 | 6-9 | 17-21 |
| Элемент | CaF2 | C | Fe2 O3 | S | P |
| Содержание, % | 12-18 | - | ≤1,0 | ≤0.03 | ≤0.035 |
Сварка ведется на постоянном токе обратной полярности.
Ручная дуговая сварка
Основной особенностью ручной дуговой сварки стали 15ГС является получение требуемого состава металла шва при сварке. Получению металла шва с необходимыми химическим составом иструктурами и уменьшению угара легирующих элементов способствует применение электродов с фтористокальциевым (основным) покрытием и поддержание короткой дуги без поперечных колебаний электрода. Последнее уменьшаети вероятность образования дефектов на поверхности основного металла в результате прилипания брызг.
Тип покрытия электрода определяет необходимость использования постоянного тока обратной полярности, величину которого назначают так, чтобы отношение его к диаметру электрода не превышало 25—30 А/мм. В потолочном и вертикальном положениях сварочный ток уменьшают па 10—30% по сравнению с током, выбранным для нижнего положения сварки. Сварка ведется на постоянном токе обратной полярности [5].
Выбор материалов для ручной сварки
Для сварки ответственных конструкций из низкоуглеродистых и низколегированных сталей выбираем тип электрода Э50А марки УОНИ-13/55-3,0. Ток - постоянный, полярность - обратная [4].
3 Проектирование технологии сборки и сварки
3.1 Расчёт (выбор) режимов сварки
Расчет режима сварки соединения №1. Для сварки полукорпусов, на основании РД 2730.940.102-92, выбираем режимы сварки под слоем флюса. Параметры приведены в таблице 3.1.
Таблица 3.1 - Параметры режима автоматической сварки под флюсом для шва №1.
| Диаметр проволоки, мм | Сварочный ток, А | Сварочное напряжение, В | Скорость сварки, м/ч | Скорость подачи проволоки, м/ч | |
| Первый проход | 3 | 380 | 34 | 26 | 80 |
| Заполняющие проходы | 3 | 400 | 36 | 24 | 84 |
| Облицовочный проход | 3 | 420 | 38 | 22 | 88 |
Исходя из габаритов конструкции длина проходов будет следующая:
Для первого прохода: L= 1210мм.