«ОПРЕДЕЛЕНИЕ СВАРИВАЕМОСТИ СТАЛИ»
методическая разработка на тему

УПРАВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ ТАМБОВСКОЙ ОБЛАСТИ
ТАМБОВСКОЕ ОБЛАСТНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«МНОГООТРАСЛЕВОЙ КОЛЛЕДЖ»

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА

«ОПРЕДЕЛЕНИЕ СВАРИВАЕМОСТИ СТАЛИ»

МДК 05.01 Выполнение работ по одной или нескольким профессиям рабочих, должностям служащих  – Электросварщик ручной сварки

по специальности среднего профессионального образования

22.02.06 "Сварочное производство"

2016

СОДЕРЖАНИЕ

1. Основные теоретические положения                                                        3

2. Порядок выполнения работы                                                                6

3. Содержание отчета                                                                                6

ПРИЛОЖЕНИЯ Таблица 3. Химический состав сталей                                7

4. Исходные данные                                                                                8

5. Вопросы тест-задания                                                                        9

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

• определение свариваемости стали;
• оценка склонности металла к появлению горячих и холодных трещин;
• определение необходимости  подогрева перед, во время и после сварки,;
• определение структуры стали.

1. Основные теоретические положения.

Свариваемость стали определяется химическим составом стали. Химический состав и механические свойства каждой марки стали определяются ГОСТом. При изготовлении машин и аппаратов для химических производств сварке подвергаются детали, изготовленные, в основном, из конструкционных низкоуглеродистых, средне- и низколегированных прокатных и литых сталей.

Основное влияние на свариваемость стали оказывает углерод.  По его содержанию в стали определяется, к какой группе по свариваемости относится данная сталь.

Для оценки склонности металла к появлению холодных трещин чаще всего используется углеродный эквивалент, которым можно пользоваться как показателем, характеризующим свариваемость, при предварительной оценке последней. Наиболее распространенным и приемлемым для легированных сталей является следующее уравнение:

Сэ = С + Mn/6 + Si/24 + Cr/5 + Ni/40 + Mo/4 + V/14 + Cu/13 + P/2                (1)

где С, Мn, Si, Ni, Сг, Мо, V, Cu, P — процентное содержание соответственно углерода, марганца, кремния, никеля, хрома, молибдена, ванадия, меди, фосфора.

Содержание легирующих элементов, кроме С и Р уменьшить в 100 раз.

Вероятность появления при сварке горячих трещин можно определить по показателю Уилкинсона (H.C.S):

                                                        (2)

Условием появления горячих трещин является Н.С.S. > 2. Так, например, при обычной сварке низколегированной стали трещины начинают возникать при Н.С.S. = 4.

Если оценка свариваемости (табл.1.) по показателю Сэ указывает на склонность стали к появлению холодных трещин, то необходимо предусмотреть предварительный подогрев детали.

Температуру подогрева, °С, можно определить по формуле:

,                                                                                (3)

где Соб - общий углеродный эквивалент,

Соб = Сэ + 0,005δ•Сэ,

где δ - толщина металла свариваемой детали, мм.

Температура сопутствующего сварке или наплавке подогрева зависит от материала изделия и колеблется в среднем от 250 до 400° С.

Таблица 1. Классификация сталей по свариваемости

В отдельных случаях при больших значениях углерода требуется подогрев перед сваркой (табл.2).

Таблица 2. Рекомендуемые режимы подогрева перед сваркой.

На работоспособность конструкции при заданных условиях работы влияет химический состав и структура стали. Структуру стали определяют по диаграмме Шеффлера (рис. 1.)по эквивалентному содержанию Ni и Cr;

Рисунок 1.Диаграмма Шеффлера

Niэкв= Ni+30C+0,5Mn+30N,                                                                        (4)

Crэкв= Cr+Mo+1,5Si+0,5Nb+V.                                                                (5)

2. Порядок выполнения работы.

1. Выбрать марку стали и исходные данные согласно указанного преподавателем варианта (см. приложение: Таблица 4).
2. Выписать из таблицы 3 (см. приложение) химический состав заданной стали в виде таблицы

Таблица. Химический состав стали

3. Определить свариваемость стали, используя формулу 1 и таблицу 1.
4. Оценить склонности металла к появлению холодных трещин, используя таблицу 1.
5. Оценить склонности металла к появлению горячих трещин, используя формулу 2.
6. Если оценка свариваемости указывает на склонность стали к появлению холодных трещин, то необходимо определить предварительную температуру подогрева перед сваркой по формуле 3, и выписать из таблицы 1 рекомендации по термообработке во время и после сварки.
7. Определить структуру стали используя формулы 4 и 5, а также диаграмму Шеффлера (рис.1).
8. Сделать вывод о проделанной работе.
9. Ответить на вопросы тест-задания.

3. Содержание отчета.

1. Таблица химического состава заданной стали.
2. Расчеты для определения свариваемости стали и по оценке склонности стали к появлению горячих и холодных трещин.
3. Рекомендации по термообработке до сварки, во время и после сварки
4. Краткие выводы.
5. Ответы на тест-задание.

Приложение Таблица 3. Химический состав сталей

4. Исходные данные

δ = 10 мм – для всех вариантов

Таблица 4. Исходные данные

5. Вопросы тест-задания

1. Укажите наиболее правильное определение понятия свариваемости?

А). Технологическое свойство металлов или их сочетаний образовывать в процессе сварки соединения, обеспечивающие прочность и пластичность на уровне основных материалов.

В). Металлургическое свойство металлов, обеспечивающее возможность получения сварного соединения с общими границами зерен околошовной зоны и литого шва.

С). Технологическое свойство металлов или их сочетаний образовывать в процессе сварки соединения, отвечающие конструктивным и эксплуатационным требованиям к ним.

2. Что входит в понятие металлургической свариваемости металлов?

А). Влияние на свариваемость химического состава металла и отсутствие дефектов в результате химического взаимодействия элементов в сварочной ванне и кристаллизующемся металле шва.

В). Влияние на свариваемость способа сварки и возможность появления дефектов в результате воздействия термического цикла на сварочную ванну и кристаллизующейся металл шва.

С). Влияние на свариваемость объема сварочной ванны и кристаллизующегося металла шва.

3. Что из перечисленного ниже наиболее сильно влияют на свариваемость металла?

А). Химический состав металла.

В). Механические свойства металла.

С). Электропроводность металла.

4. Какие углеродистые стали относятся к удовлетварительно свариваемым?

А). С содержанием углерода до 0,25 %.

В). С содержанием углерода от 0,25 % до 0,35 %.

С). С содержанием хрома и марганца от 0,4% до 1,0%.

5. Какие стали относятся к группе удовлетворительно сваривающихся?

А). С содержанием углерода 0,25-0,35 %.

В). С содержанием серы и фосфора до 0,05 %.

С). С содержанием кремния и марганца до 0,5 %.

6. Какие из перечисленных ниже сталей боле склонны к образованию горячих трещин?

А). Стали с содержанием углерода от 0,25 % до 0,35 %.

В). С содержанием серы более 0,09 %.

С). С содержанием марганца и никеля от 0,8 до 1,5 %.

7. При сварке каких, перечисленных ниже, сталей более вероятно появление холодных трещин?

А). С содержанием углерода до 0,25 %.

В). С содержанием углерода более 0,4 %.

С). С содержанием углерода от 0,25 % до 0,35 %.

8. Какие углеродистые и низколегированные стали необходимо подогревать при сварке?

А). С эквивалентным содержанием углерода более 0,5 %.

В). С содержанием серы и фосфора более 0,05 % каждого.

С). С содержанием кремния и марганца до 0,5…1,5 % каждого.

9. Какие стали относятся к углеродистым сталям?

А). Сталь Ст3сп5, Сталь 10, Сталь 15, Сталь 20Л, Сталь 20К, Сталь 22К.

В). 45Х25Н20.

С). 15ГС, 20ГСЛ, 09Г2С

10. Какие стали относятся к группе кремнемаргацовистых сталей?

А). 5Х2НМФА, 16ГНМА, 20ХМА.

В). 10ХСНД, 10ХН1М, 12МХ.

С). 15ГС, 20ГСЛ, 09Г2С.

11. Что обозначает буква и следующая за ней цифр в маркировке сталей и сплавов?

А). Клейма завода-изготовителя.

В). Обозначения номера плавки и партии металла.

С). Условное обозначение легирующего элемента в стали и его содержание в процентах.

12. Какой буквой русского алфавита обозначают алюминий и медь в маркировке стали?

А). Алюминий - А, медь - М.

В). Алюминий - В, медь - К.

С). Алюминий - Ю, медь - Д.

13. Какой буквой русского алфавита обозначают вольфрам и ванадий в маркировке стали?

А). Вольфрам - Г, ванадий - В.

В). Вольфрам - В, ванадий - Ф.

С). Вольфрам - К, ванадий - Б.

14. Какой буквой русского алфавита обозначают кремний и кобальт в маркировке стали?

А). Кремний - К, кобальт - Т.

В). Кремний - Т, кобальт - М.

С). Кремний - С, кобальт - К.

15. Какой буквой русского алфавита обозначают титан и хром в маркировке стали?

А). Титан-Т, хром-Х.

В). Титан-В, хром-Ф.

С). Титан-Т, хром-Г.

16. Какой буквой русского алфавита обозначают углерод и цирконий в маркировке стали?

А). Наличие углерода буквой не обозначают, цирконий-Ц.

В). Углерод -У , цирконий - не обозначают.

С). Углерод - С, цирконий - К.

17. Стали, содержащие углерода 0,1-0,7% называют

А). Низколегированными.

В). Среднелегированными.

С). Высоколегированными

Д). Углеродистыми

18. Укажите марку низколегированной низкоуглеродистой стали, содержащей С< 0,14%

А). 20ХГСА.

В). 30ХН2МФА.

С). 10Г2СI.

D). 15ХСНД.

19. Какие примеси в железоуглеродистых сталях относятся к вредным?

А). Кремний;

В). Марганец;

С). Сера;

D). Фосфор;

20. Каково максимальное (теоретически) содержание углерода в сталях (в %)?

А).  6,67%;

B). 0,8%;

C). 2,14%;

D). 1,2%.

ЛИТЕРАТУРА

1. Виноградов В.С. Электрическая дуговая сварка. - М.:ACADEMA, 2008.
2. Чернышов Г.Г.Технология электрической сварки плавлением. - М.:ACADEMA, 2006.
3. Казаков Ю.В. Сварка и резка материалов. - М.:ACADEMA, 2008.
4. Колганов Л.А. Сварочные работы. – М.: «Дашков и К0», 2008.
5. Левадный В.С., Бурлака А.П. Сварочные работы. Практическое пособие. – М.:Аделант, 2007.
6. Маслов В. И. Сварочные работы. – М.: ИРПО; Изд. Центр "Академия", 2000
7. Чернышов Г.Г. Сварочное дело. - М.:ACADEMA, 2008.

Перечень рекомендуемых Интернет-ресурсов:

1.        http://www.osvarke.com/ - О сварке. Информационный сайт;

2.        http://weldingsite.com.ua/ - Все о сварке, сварочных технологиях и оборудовании;

3.        http://www.welder.kiev.ua/ - журнал СВАРЩИК

4.        http://www.cbapka.ru/ - Сварка и сварочное оборудование

5.        http://svarka-info.com - Виртуальный справочник сварщика

6.        http://www.svarkainfo.ru – Все для надежной сварки

7.        http://www. ic-tm.ru/info/svarochnoe_proizvodstvo – журнал Сварочное дело.