Сталь 10хснд чем сваривать

Обновлено: 28.04.2024

sahatay , ось это конечно хорошо. Но какая из сталей, по Вашему, наиболее легирована 10ХСНД (16Г2АФ) или 18ХГТ?

Плохо учился в универе, но похоже что 10ХСНД легирована большим количеством элементов. Как это относится к моему вопросу напрямую?

sahatay , я там вообще не учился. Как правило варят тем св.материалом, который подходит к более легированному Ме узла сварки. А вообще есть таблицы соответствий, конструкторская и техническая документация проекта. Или Вы сами решаете, чем и как лучше выполнять заказ?

В книге Николаева Сварка в машиностроении том в разделе сварки разнородным сталей,при сварке сталей одного структурного класса ,но разной степенью легирования присадочный материал выбирают по менее легированой стали,соответственно подбор нужно вести по стали 10хснд как раз для нее и подходит проволока св-08г2с

АВН , хорошо, я не совсем правильно выразился в самом начале. На самом деле наши новые конструлеры проектируют новое изделие, опыта у них ноль, постоянно приходится их поправлять в части сварки. Вчера ко мне пришел очередной кадр и сказал, что они там что-то посчитали (на что они сами не способны по любому) и решили, что им нужно поменять материал бобышек. Я им пояснил, что сварочная проволока назначается по принципу равнопрочности соединения и свариваемости стали как таковой. Теперь он прислал чертеж на тех. контроль. Вот смотрю на его творчество и думаю, чем же все-таки нужно варить. Далее см. шапку. Так что если можно по подробнее все-таки чем варить. Посмотрел в справочниках, для сварки самой 18ХГТ рекомендуют электрод Э100 (ВИ-10-6), вот и думаю, что для нормального соединения нужен он, но сомневаюсь.

хорошо, посмотрю Николаева

Николаев Сварка в машиностроении том 2 стр 342,книгу не могу выложить весит около 10 мб

Мы пойдём ~~другим~~ другой дорогой:

Технология сварки разнородных металлов

Основные сведения о свариваемости

Комбинированные сварные конструкции из разнородных сталей подразделяются на конструкции из однородной стали, сваренные электродами другого класса; конструкции из разнородных сталей и биметаллические конструкции.
Конструкции из разнородных сталей в свою очередь делятся на узлы из сталей одного структурного класса и на узлы из сталей разных структурных классов. Сварные узлы из сталей одного структурного класса могут выполняться из перлитной стали разного легирования; мартенситных; мартенситно-ферритных и ферритных сталей разного легирования и аустенитных сталей разного легирования.
Сварные узлы из сталей одного структурного класса могут применяться для работы при нормальной температуре (строительные конструкции, узлы общего машиностроения, узлы гидротурбин); низкой температуре (узлы криогенных установок); высокой температуре (узлы энергетических машин, атомных энергетических установок) и в агрессивных средах при высокой температуре (узлы нефтяного машиностроения и химических аппаратов).
Сварные узлы из сталей разных структурных классов выполняются в следующем сочетании: перлитные стали с мартенситными, мартенситно-ферритными и ферритными; перлитные стали с аустенитными; мартенситные, мартенситно-ферритные и ферритные стали с аустенитными.
Сварные узлы из сталей разных структурных классов могут также применяться для работы при нормальной, низкой и высокой температурах и для работы в агрессивных средах при высокой температуре.
По сочетанию сталей в одном сварном узле можно выделить две основные группы конструкций: со сварными соединениями сталей одного структурного класса, но разного легирования и со сварными соединениями сталей разных структурных классов.
Перед сваркой разнородных сталей необходимо учитывать следующее:
1. Имеют ли взаимную растворимость элементы, находящиеся в составе стали; если взаимная растворимость элементов отсутствует, то в этом случае применяют промежуточный металл, элементы которого имеют хорошую взаимную растворимость с обеими свариваемыми сталями.
2. Наличие фазовых и структурных превращений при охлаждении, приводящих к образованию холодных трещин.
3. Наличие разного коэффициента линейного и объемного расширения сталей.
Общим решением для исключения последних двух случаев является применение различного рода тепловых воздействий (предварительный и сопутствующий подогрев и последующая термическая обработка сварных соединений), а также применение различных вставок, имеющих близкое линейное и объемное расширение к свариваемым сталям".

Особенности сварки разных видов низколегированной стали. Лучший способ сварки, его технология

Легированная сталь содержит специальные легированные элементы, служащие для обеспечения материалу заданных свойств, и до 0.5% углерода. В зависимости от процентного состава легированных компонентов легированные стали делятся на виды:

от 10% — высоколегированные;
2.5-10% — среднелегированные;
до 2.5% — низколегированные.

Маркируют стали буквами (название легирующего элемента) и цифрами (среднее процентное содержание). Цифра за буквой не ставится, если содержание компонента менее 1%.

Виды низколегированной стали

Конструкционные низколегированные стали классифицируются:

низкоуглеродистые (до 0.25% углерода);
среднеуглеродистые (0.2-0.45%);
теплоустойчивые.

Типы низкоуглеродистых сталей представлены в таблице.

Наименование	Примеры маркировки
Хромокремненикельмедистые	10ХСНД, 15ХСНД
Хромокремнемарганцовистые	14ХГС
Марганцовоазотнованадиевые	14Г2АФ
Кремнемарганцовистые	14ГС, 10Г2С1, 09Г2С
Марганцовистые	14Г2, 14Г

Среднеуглеродистые марки (35ХМ, 18Г2АФ, 17ГС) содержат более 0.25% углерода и применяются после проведения термообработки.

Теплоустойчивые металлы при работе в районе высоких температур имеют повышенную прочность. Находят применение в изготовлении металлических элементов энергетических устройств.

Ввиду более высокой прочности низколегированных сталей (по сравнению с углеродистыми конструкционными) их применение при производстве сварных конструкций снижает вес и экономит металл.

Благодаря этим свойствам, материалы применяют в вагоно- и судостроении, строительстве и других областях промышленности.

Особенности процесса

Низколегированная сталь – материал, относящийся к группе удовлетворительно свариваемых металлов, которые соединяются почти всеми видами сварки.

Сварка низколегированной стали выполняется труднее низкоуглеродистой конструкционной. Она более чувствительна к тепловым воздействиям. Следует учитывать, что содержание в материале более 0.25% углерода может привести к формированию закалочных структур и трещин в шве, а выгорание углерода — к образованию пор.

Во избежание формирования закалочных мартенситных структур деталь подогревают, применяют многослойную сварку с соблюдением между наложением слоев металла в шов минимального интервала времени. Материал покрытых электродов выбирается с низким содержанием фосфора, углерода и серы. Это способствует увеличению стойкости шва против кристаллизационных трещин.

Соединение хромокремнемарганцовистых сталей

При проведении газовой сварки хром и кремний частично выгорают, что приводит к формированию оксидов, шлаков и непроваров в соединении. Чтобы избежать окисления легирующих добавок, работа выполняется нормальным пламенем, мощность которого подбирается из соотношения 75-100 дм 3 /ч ацетилена на 1 мм толщины свариваемого материала. Марки присадочной проволоки:

низкоуглеродистая Св-08 или Св-08А – для неответственных конструкций;
легированная Св-19ХМА, Св-13ХМА, Св-10ХГС, Св-18ХГСА – для соединения ответственных объектов.

Рабочий процесс ведется в один слой без перерывов. Пламя горелки на одном месте не задерживается во избежание перегрева металла сварочной ванны. Чтобы свести к минимуму коробление, шов формируется от середины к краям и обратно. Во избежание трещин свариваемый элемент охлаждают медленно.

Ответственные детали закаляют при температуре 500-650°С, с выдержкой и последующим нагревом до 880°С. Охлаждают в масле. Затем отпускают с нагревом до 400-600° и охлаждением в горячей воде.

Сварка конструкционных низколегированных сталей

Механические свойства этих металлов выше, чем низкоуглеродистых. Содержание кремния в пределах 1-1.1% способствует улучшению прочности и упругости материала. При его повышении в сварном шве увеличивается количество неметаллических включений, что затрудняет сварочный процесс. Марганец от 1.6 до 1.8%, усиливает способность материала к закалке, но технологически усложняет процесс работы. Повышенное содержание молибдена, хрома, ванадия негативно влияет на свариваемость.

Стали, склонные к закалке, сваривают:

на мягком режиме без термообработки (или в печи);
на жестком режиме с термообработкой в точечной машине.

Сила тока при работе с низколегированными материалами рекомендуется на 10-15% ниже, чем при сварке малоуглеродистой стали. Давление на электроды – выше на 10-50%.

Сварка производится теми же методами, что и низкоуглеродистой стали – дуговым, газовым и контактным. Ручная сварка выполняется электродами типа Э-50А, которые обеспечат шов с механическими свойствами, аналогичными основному металлу.

Соединение сталей 09Г2С, 10Г2С1, 10Г2С1Д

Отличительным качеством марок низколегированных низкоуглеродистых сталей 09Г2С и 10Г2С1 является отсутствие склонности к перегреву и образованию закалочных структур. Работа проводится при любом тепловом режиме с соблюдением технологии процесса для низкоуглеродистых сталей. Обеспечение равнопрочности сварного шва достигается электродами Э50А, Э46А. Прочность и твердость околошовной зоны такая же, как у основного металла.

Марка 10Г2С1Д является низколегированной конструкционной сталью для сварных изделий. При сварке без ограничений процесс выполняется без подогрева и термообработки. Ограниченная свариваемость стали требует подогрева до 100-120° и термообработки. Трудносвариваемый материал требует дополнительных действий: подогрева при сварке до 200-300° и отжига после сварки.

Лучший способ сварки низколегированной стали

Наиболее приемлемым способом сварки низколегированной стали является ручная дуговая сварка. Методика процесса подобна сварке низкоуглеродистых сталей. Эти материалы содержат не более 0.25% углерода, обладают хорошей свариваемостью при любой толщине соединяемых деталей и температуре воздуха.

универсальность;
простота;
возможность сварки в любом положении в пространстве и труднодоступном месте.

Технология

Ручная дуговая сварка – наиболее распространенный метод соединения материалов сварочных конструкций, при котором вручную:

Работа проводится покрытыми электродами. Способ заключается в горении сварочной дуги с электрода на свариваемый предмет. Кромки изделия оплавляются, металл электродного стержня и покрытие электрода расплавляются. Основной металл и материал электрода кристаллизуются, образуя сварной шов.

Схема ручной дуговой сварки покрытыми электродами

Используемые электроды и оборудование

Марка и тип выбираются с учетом:

Типы электродов металлических покрытых для ручной дуговой сварки низколегированных сталей прописаны в ГОСТ 9467-75.

Информация об электродах для сварки низколегированных конструкционных сталей представлена в таблице.

Марки электродов	Дополнительные сведения о сталях
Э50, Э46, Э42, Э38	Временное сопротивление разрыву – до 50 кгс/мм
Э50А, Э46А, Э42А	Повышенные требования по ударной вязкости и пластичности
Э60, Э55	Временное сопротивление разрыву от 50-60 кгс/мм

Требования к электродам:

обеспечение их равнопрочности с основным материалом;
отсутствие дефектов в сварных соединениях;
обеспечение стойкости швов в разных условиях эксплуатации;
получение требуемого химического состава металла шва.

Процесс сварки

Зажигание сварочной дуги (создание короткого замыкания цепи способом прикосновения кончика электрода к изделию).
Образование ванны расплавленного металла, смешивание присадочного и основного материалов до формирования однородного сплава.
Поддержка нужной длины дуги.
Заварка кратера.
Формирование сварного шва с помощью угла наклона электрода и изделия.

Сталь марки 10ХСНД

Особенности сварки 10ХСНД и низколегированных сталей: низколегированные стали относятся к разряду хорошо свариваемых. Однако наличие в них легирующих элементов обусловливает возможность появления закалочных структур в зоне термического влияния, что при неблагоприятном сочетании других факторов может вызвать уменьшение стойкости ее против холодных трещин. Легирующие элементы могут снизить также сопротивляемость швов горячим трещинам, усугубить или, напротив, ослабить последствия перегрева и склонность к хрупкому разрушению металла в зоне термического влияния и шве. Особые затруднения возникают при сварке термически улучшенных сталей, которые разупрочняются в различных участках зоны термического влияния.

Наибольшие трудности при сварке сталей этого класса связаны с получением требуемой ударной вязкости металла шва и зоны термического влияния вблизи границы сплавления. Низкая стойкость против хрупкого разрушения низколегированных сталей, подвергнутых перегреву при электрошлаковой сварке, может явиться следствием значительного укрупнения аустенитного зерна и внутризеренной структуры, образования видманштеттовой структуры и ферритных оторочек по границам зерен, повышенной хрупкости ферритной основы металла, развития высокотемпературной химической неоднородности, перераспределения и выделения по границам зерен карбидов или легкоплавких сульфидных включений в виде плен и строчек.

Подобные же причины вызывают снижение стойкости против хрупкого разрушения металла шва. В противоположность металлу зоны термического влияния, который под влиянием сварочного нагрева претерпевает а - у - а-превращение, в металле шва происходит только превращение у - а. Это обстоятельство, а также крупнозернистость строения металла шва вызывают заметную его химическую неоднородность, в особенности по наиболее ликвирующим примесям стали-сере, фосфору, углероду.

Электрошлаковому способу сварки присуще рафинирующее действие. Исключительно чистым оказывается шов по оксидным включениям, столь типичным для всех способов дуговой сварки. Что касается сульфидов и фосфидов, их общее количество невелико. На свойства шва при электрошлаковой сварке основное влияние оказывает не столько количество этих включений, сколько выделение сульфидов в виде пленок по границам зерен, в особенности в области оси шва, и внутрикристаллическая ликвация фосфора, обогащающего участки феррита, совпадающие с границами первичных кристаллитов.

Распределение неметаллических включений в металле шва в значительной степени определяется направленностью роста кристаллитов, зависящей, в свою очередь, от режимов сварки. С увеличением скорости сварки (скорости подачи проволоки) и глубины металлической ванны количество сульфидов, оттесненных коси шва растущими под тупым углом кристаллитами, увеличивается, а ударная вязкость металла шва понижается.

Уменьшают сопротивляемость хрупким разрушениям газы - кислород и азот, находящиеся в твердом растворе, и повышенная плотность дислокаций в металле шва.

В соединениях из большинства низколегированных сталей ударная вязкость металла шва и зоны термического влияния вблизи границы сплавления в участках перегрева и твердо-жидкого состояния при комнатной температуре в состоянии после сварки или после отпуска обычно удовлетворяет требованиям соответствующих технических условий. При более низких температурах ударная вязкость этих участков зачастую низка. По этим причинам выбор технологии электрошлаковой сварки и последующей термообработки во многом определяется условиями эксплуатации конструкции и стойкостью низколегированной стали и металла шва в сварном соединении против хрупкого разрушения.

Существует ряд возможностей для получения соединений с высокими свойствами. Они состоят в выборе материалов с высокой стойкостью против перегрева при электрошлаковой сварке, рациональной термообработки, режимов и технологических приемов сварки. Задача технолога состоит в оценке сопротивляемости хрупкому разрушению металла шва и свариваемой стали в зоне термического влияния и определении применительно к конкретным конструкциям и условиям их эксплуатации рациональных методов повышения свойств соединений.

Легирование стали оказывает решающее влияние на стойкость ее против перегрева при электрошлаковой сварке. При рациональном легировании стали она может оказаться столь высокой, что требования по ударной вязкости металла вблизи границы сплавления удовлетворяются уже после высокого отпуска, без применения улучшающей высокотемпературной термообработки - нормализации.

Краткие обозначения:
σ_в	- временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении), МПа	ε	- относительная осадка при появлении первой трещины, %
σ_0,05	- предел упругости, МПа	J_к	- предел прочности при кручении, максимальное касательное напряжение, МПа
σ_0,2	- предел текучести условный, МПа	σ_изг	- предел прочности при изгибе, МПа
δ₅,δ₄,δ₁₀	- относительное удлинение после разрыва, %	σ_-1	- предел выносливости при испытании на изгиб с симметричным циклом нагружения, МПа
σ_сж0,05 и σ_сж	- предел текучести при сжатии, МПа	J_-1	- предел выносливости при испытание на кручение с симметричным циклом нагружения, МПа
ν	- относительный сдвиг, %	n	- количество циклов нагружения
s _в	- предел кратковременной прочности, МПа	R и ρ	- удельное электросопротивление, Ом·м
ψ	- относительное сужение, %	E	- модуль упругости нормальный, ГПа
KCU и KCV	- ударная вязкость, определенная на образце с концентраторами соответственно вида U и V, Дж/см 2	T	- температура, при которой получены свойства, Град
s _T	- предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), МПа	l и λ	- коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала), Вт/(м·°С)
HB	- твердость по Бринеллю	C	- удельная теплоемкость материала (диапазон 20 o - T ), [Дж/(кг·град)]
HV	- твердость по Виккерсу	p_n и r	- плотность кг/м 3
HRC_э	- твердость по Роквеллу, шкала С	а	- коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20 o - T ), 1/°С
HRB	- твердость по Роквеллу, шкала В	σ t _Т	- предел длительной прочности, МПа
HSD	- твердость по Шору	G	- модуль упругости при сдвиге кручением, ГПа

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Сварные швы и соединения

Химический состав стали 10ХСНД. Механические свойства металла шва. Расчет режимов ручной дуговой сварки. Параметры сварки в углекислом газе плавящимся электродом. Оценка экономической эффективности вариантов технологии, затраты на электроэнергию.

Рубрика	Производство и технологии
Вид	курсовая работа
Язык	русский
Дата добавления	12.11.2012
Размер файла	199,1 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Курсовая работа по дисциплине "Технология и оборудование сварки плавлением и термической резки" предназначена для закрепления теоретических знаний и приобретения навыков самостоятельного творческого решения технологических задач, а именно, проектирования технологии сварки плавлением изделий из современных конструкционных материалов.

При решении поставленных задач необходимо максимально использовать современные достижения науки и техники в области сварки плавлением, современные методы проектирования. Технологию выбирают, сравнивая несколько вариантов, способов сварки. Оценку правильности выбора производят по полученной экономической эффективности. Выбирая тот или иной способ сварки, следует оценивать также возможность его применения на данном предприятии, а так же степень ответственности сварного шва конструкции, степень нагруженности, динамику нагруженности и свойства основного металла.

Нахождение полученных проектных решений может оцениваться по достижению заданных показателях качества при наименьших затрат на технологический процесс, или по достижении наилучших показателей качества объекта при ограниченных затратах ресурсов.

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ИЗДЕЛИЯ

Технологический анализ сварного соединения производиться в целях подготовки исходных данных для проектирования технологии сварки плавлением, в данном случае - для разработки сварочных операций изучаем и анализируем чертёж изделия, спецификацию, условия эксплуатации изделия.

1) Назначение, конструкция, условия эксплуатации.

Емкость для пожарной машины является одной из конструкций, где сварку производят по всему периметру сплошным герметичным швом.

Габаритные размеры берём из чертежа:

2) Свариваемый (основной) металл

Сталь 10ХСНД ГОСТ 19282-73 - конструкционная низколегированная сталь. Назначение данной стали - элементы сварочных конструкций и различные детали, к которым предъявляются требования высокой прочности и коррозионной стойкости с ограничением массы и работающие при температуре от - 70 до 450оС.

Химический состав представлены в таблице 1. [1]

Таблица 1 - Химический состав стали 10ХСНД

Механические свойства представлены в таблице 2. [4]

Таблица 2 - Механические свойства Стали 10ХСНД

Предел прочности в, H/мм2

Предел текучести т, H/мм2

Относительное удлинение 5, %

Температура ковки, оС: начала 1200, конца 850.

Склонность к отпускной хрупкости - малая склонность.

Сталь относится к хорошо сваривающимся материалам. Поэтому при сварке никаких ограничений не накладывается. Правда, сварка конструкций без подогрева допускается только при положительной температуре окружающей среды. Равнопрочность металла шва основному металлу достигается в результате легирования элементами, переходящими в шов из основного металла. Чтобы снизить склонность металла шва к кристаллизационным трещинам, стремятся изменять содержание углерода в металле шва и площадь проплавления основного металла.

3) Сварные соединения

В данной курсовой роботе будут рассчитаны следующие виды швов:

1) двусторонний нахлёсточный шов- Н2-3;

2) односторонний тавровый шов-Т1-3;

3) нестандартный шов.

Сварные соединения выполнять согласно ГОСТ 14771-76.

Доступность сварки - удовлетворительная.

4) Организация сварочных работ

Возможность производить сварку снаружи и изнутри емкости, при этом можно кантовать краном.

Место изготовления - сварочный участок цеха, цех закрытый, отапливаемый.

2. ВЫБОР СПОСОБА СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ

Способы сварки при разработке технологии следует выбирать как из числа типовых, так и из числа специальных способов сварки, чтобы проектируемая технология наиболее соответствовала современным требованиям, была эффективной и перспективной [2].

Выбранный способ сварки должен удовлетворять требованиям, установленным исходными данными. Если в результате выбора предполагается несколько способов, то окончательный выбор производится по результатам экономической эффективности. Для Стали 10ХСНД рекомендуются следующие способы сварки: ручная дуговая, плавящимся электродом в СО2, сварка под флюсом и электрошлаковая [2]. Так как максимальная толщина свариваемого металла не превышает 10 мм, то применять электрошлаковую сварку нецелесообразно, так как она предназначена для сварки металлов большей толщины.

Выбираем: ручную дуговую сварку плавящимся электродом, механизированную сварку плавящимся электродом в среде защитного газа СО2 и автоматическую дуговую сварку под флюсом. Затем, по экономической оценке, выберем наиболее эффективный и экономически выгодный способ для заданного технологического процесса.

3. ВЫБОР СВАРОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Выбор способов сварки и сварочных материалов обусловлен исходными данными, полученными в результате технического анализа. Необходимо учитывать: химический состав свариваемого металла, способ сварки, механические свойства металла и т.д. [3].

Для ручной дуговой сварки Стали 10ХСНД выбираем электроды типа Э42А, марки УОНИ-13/45. Группа назначения - для углеродистых и низколегированных конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву до 50 кгс/мм2.

Читайте также: