Порядок выполнения работы. Холодная сварка чугуна

Холодная сварка чугуна

1) Сварить пластины электродами ЦЧ-4,проволокой ПАНЧ11, проволо­кой Св08Г2С диаметром 1,0-1,2 мм в среде СO₂.

2) Изготовить поперечные шлифы и сфотографировать микроструктуру сварного соединения

3) Промерить твердость сварного соединения и вычертить график распределения твердости во шве и ЗТВ

4) Провести испытания на плотность сварных швов керосиновой про­бой.

Полугорячая сварка чугуна

1) Нагреть пластины в муфельной печи до температуры 400°С. Сва­рить пластины электродами ЦЧ-4, проволокой ПАНЧ-11, проволокой Св08Г2С диаметром 1,0-1,2 мм в среде СО₂ . Изготовить шлифы и промерить твердость сварного соединения.

2) После полного остывания изготовить поперечные шлифы и сфотографировать микроструктуру сварного соединения

3) Промерить твердость сварного соединения и вычертить график распределения твердости во шве и ЗТВ

4) Провести испытания на плотность сварных швов керосиновой про­бой.

Горячая сварка чугуна

1)Нагреть пластины в муфельной печи. Сварить пластины проволокой Св08Г2С и электродами ЦЧ-4. После сварки обеспечить медленное осты­вание сварного соединения (поместить в сухой песок, либо укрыть теплоизоляционным материалом).

2) После полного остывания изготовить поперечные шлифы и сфотографировать микроструктуру сварного соединения

3) Промерить твердость сварного соединения и вычертить график распределения твердости во шве и ЗТВ

4) Провести испытания на плотность сварных швов керосиновой про­бой.

Содержание отчета

1) Краткие сведения о свариваемости чугуна.

2) Режимы сварки по пп. 3.4.1 ¸3.4.3.

3) Графики распределения твердости во шве и ЗТВ.

4) Фотографии микроструктур зоны сварки.

5) Данные испытаний на плотность керосиновой пробой.

6) Выводы со сравнительным анализом способов сварки.

3.6. Контрольные вопросы

1) Укажите область применения чугунов.

2) Укажите типы матрицы серых чугунов.

3) Укажите положительные и отрицательные свойства серых чугунов.

4) Как влияет кремний на структуру чугуна ?

5) Как можно улучшить форму графитовых включений ?

6). Как расшифровать марку чугуна СЧ12-28?

7) Как расшифровать марку чугуна ВЧ60-2?

8) Как расшифровать марку чугуна КЧ60-2?

9) Укажите трудности сварки чугуна.

10) В чем состоит сущность горячей сварки чугуна?

11) В чем состоит сущность полугорячей сварки чугуна?

12) В чем состоит сущность холодной сварки чугуна?

13) Укажите электродные материалы для холодной сварки чугуна.

Лабораторная работа № 4

ИССЛЕДОВАНИЕ ЗОНЫ ТЕРМИЧЕСКОГО ВЛИЯНИЯ

ПРИ СВАРКЕ СРЕДНЕлегированных сталей

Цель работы. Изучение влияния режимов сварки на свойства зоны термического влияния (ЗТВ) в сварных соединениях из среднелегированных сталей.

Сведения из теории

Среднелегированные стали используют для создания облегченных высокопрочных конструкций в энергомашиностроении, тяжелом и хими­ческом машиностроении, судостроении, самолетостроении. К этой группе относятся стали с содержанием углерода до 0,5% при комплексном легировании в сумме от 4 до 9%. В зависимости от вида термической обработки временное сопротивление для среднелегированных высокопрочных сталей может достигать 100-200 кгс/мм², при достаточно высоком уровне пластичности. Примеры марок стали – ЗЗХЗНВФМА, 43ХЗСНВФМА, 30ХН2МФА, 28Х3СНМВФА и др.

Высокие механические свойства среднелегированных сталей дости­гаются легированием элементами, упрочняющими феррит и повышающими прокаливаемость стали, а также надлежащей термообработкой, после которой в полной мере проявляется положительное влияние легирующих элементов. Поэтому среднелегированные стали всегда характеризуются как химическим составом, так и видом термообработки. Среднелегированные стали, предназначенные для изготовления сварных конструкций, как правило, подвергаются улучшению (закалке с последующим высоким отпуском) или закалке и низкому отпуску.

Увеличение степени легирования при повышенном содержании углерода повышает устойчивость аустенита, и практически при всех скоростях охлаждения околошовной зоны, обеспечивающих удов­летворительное формирование шва, распад аустенита происходит в мартенситной области. (рис.4.1). Подогрев изделия при сварке не снижает ско­рости охлаждения металла зоны термического влияния до значений, меньших критических, более того, способствует росту зерна, что вызывает снижение деформационной способности и приводит, в конечном итоге, к возникновению холодных трещин.

Рис. 4.1. Структурная диаграмма для стали ЗЗХЗНВФМА

Поэтому такие стали, как правило, сваривают без предварительного подогрева, но с использованием спе­циальных технологических приемов, обеспечивающих увеличение вре­мени пребывания металла шва и ЗТВ в субкритическом интервале температур. Это достигается путем сварки многопроходных швов короткими или средней длины участками. График термического цикла сварки в ОШЗ корня шва (точка 1) в этом случае представлен на рис. 4.2.

Рис. 4.2.. Термический цикл металла ОШЗ в корне шва при многослой­ной сварке короткими участ­ками:

При наложении 1-го слоя температура металла в ОШЗ резко возрастает, превышая температуру Ас₃, а затем резко падает. В момент, достижения темпера­тура в ОШЗ допустимого значения Т_кр = М_н + 50^о тепловая вол­на от наложения 2-го слоя осуществляет повторный нагрев металла ОШЗ 1-го слоя до более низкой температуры, чем при сварке 1-го слоя.

По мере выполнения последующих слоев их тепловые воздействия ослабевают и процесс стремится к установившемуся температурному состоянию. По окончании сварки металл ОШЗ в корне шва медленно охлаждается.

На рис. 4.3 показано изменение температуры на поверхности листов (точка 2).

Рис. 4.3. Термический цикл металла ОШЗ на поверхности листов

При выполнении каждого последующего слоя температура в точке 2 возрастает, достигает максимума после наложения последнего слоя и далее начинает снижаться. Если за время пребывания металла в интервале температур Ас₃ – М_н t_в не произойдет распад аустенита, то образуется мартенситная структура.

Для увеличения времени пребывания металла околошовной зоны при температуре выше точки мартенситного превращения накладывают так называемый отжигающий валик, границы которого не выходят за пределы металла шва и тем самым не нагревают подверженный закалке металл ОШЗ зоны до температуры выше Ас₃. Наплавка отжигающего ва­лика увеличивает время пребывания металла ОШЗ зоны в субкритическом интервале температур с t_в до t_в1

При многослойной сварке короткими участками необходимо знать длину участка ℓ, при которой температура ОШЗ до прихода тепловой волны от каждого последующего слоя не успевает понизиться ниже допустимой величины Т_кр . Она может быть определена по сле­дующей формуле:

, (4.1)

где:

q – эффективная мощность источника;

v -скорость сварки см/с;

δ – толщина свариваемого металла, см;

k - коэффициент, учитывающий тип сварного соединения; определяется пу­тем сопоставления расчетной температуры охлаждения 1-го слоя с опытной: для стыкового соединения k = 1,5; при тавровом и внахлест­ку k = 0,9; при крестовом соединении k = 0,8;

k_г – коэффициент горения дуги. т.е. отношение времени горения дуги к полному времени сварки участка с учетом перерывов; для РДС k_г = 0,6÷0,8, при полуавтомати­ческой сварке в среде CO₂ k_г = 0,8÷0,9;

Т_кр - допустимая температу­ра охлаждения °С, которую принимают на 50-l00°C выше температуры мартенситного превращения М_н;

Т₀ - температура подогрева изделия перед сваркой, °С;

Одним из эффективных методов определения наличия в ЗТВ и шве мартенситной структуры и характера её распределения является оп­ределение твердости в заданных точках сварного соединения. В процессе проведения работы необходимо оценить характер распре­деления твердости в ЗТВ в зависимости от па­раметров режима многопроходной сварки (погонная энергия и длина валика). Помимо распределения твердости в работе предусматривается изучение микроструктуры сварного соединения.

Поиск по сайту: