Сварка под флюсом 10хснд
Обновлено: 20.09.2024
Сталь 15ХСНД по праву считается одной из самых востребованных в мире марок стали. Это конструкционная низколегированная хромокремненикелевая сталь, предназначенная для сварных и сборных конструкций с повышенными требованиями к прочности, износоустойчивости, антикоррозионным свойствам и температурному диапазону применения. Эта марка сложнее в производстве и дороже некоторых аналогов, но ее использование приводит к существенной экономии материала, что с лихвой окупает ее более высокую стоимость. Сталь 15ХСНД не является нержавеющей, т.к. содержание легирующих добавок в ее составе значительно ниже, чем у нержавеек. Тем не менее, она значительно превосходит углеродистые стали по устойчивости к коррозии и разрушительному влиянию кислотных сред. Эту сталь можно использовать без защитного покрытия при нормальных условиях эксплуатации.
Расшифровка марки
Обозначения марки указывают на химический состав стали. Каждый элемент, влияющий на свойства и характеристики металла в значительной степени, попадает в маркировку. Примеси, содержащиеся в сплаве в малых концентрациях, в маркировке не указываются.
- 15 – цифра указывает на содержание углерода в сотых долях (0,15%). Стали с высоким содержанием углерода самые прочные и твердые, но уступают в показателях пластичности и вязкости. Если углерода в сплаве мало, такой сплав считается «мягким» - он подходит для эксплуатации при высоких динамических (ударных) нагрузках, но отстает по твердости. Варьирование показателя содержания углерода позволяет подобрать сталь по задаче, в зависимости от назначения изделия.
- Х – хром (до 0.9%). Хромистые стали хорошо сопротивляются коррозии, при содержании хрома около 18% становятся нержавеющими. Хром делает сталь еще тверже, практически не влияя на пластичность. Высоколегированные стали, как правило, плохо поддаются обработке, отличаются ограниченной свариваемостью и сложной резкой.
- С – кремний (до 0,7%). Кремний используется в производстве сталей как раскислитель – добавка, препятствующая газообразованию при затвердевании сплава. Он защищает металл от кислотного воздействия и связывает серу, чем повышает качество сплава.
- Н – никель (до 0,6%). Благодаря никелю сталь лучше прокаливается, лучше сопротивляется коррозии, становится прочнее и пластичнее. Это дорогая легирующая добавка, для удешевления стоимости сплава чаще используют хром.
- Д – медь (до 0,4%). Добавляется в строительную сталь, повышает прочность и антикоррозионную устойчивость материала.
Помимо перечисленных, в стали 15ХСНД содержатся также марганец, фосфор, сера, ванадий и другие элементы в незначительных количествах. Содержание вредных примесей – серы и фосфора – согласно ГОСТ 5058—65 не должно превышать 0,04% для каждого элемента.
Характеристики и применение
Основное назначение стали 15ХСНД – сварные металлоконструкции и их элементы. Из стали 15ХСНД производятся детали повышенной прочности для эксплуатации в условиях коррозионного риска, сверхнизких (до -70С) или сверхвысоких (до +450С) температур. Сплав успешно применяется в мостостроении, машиностроении, строительстве, вагоностроении, металлообрабатывающей промышленности и других отраслях. Благодаря свойствам стали 15ХСНД, применение металлопроката приводит к экономии материала до 20% по сравнению с листовой сталью других марок. Ее использование в сборных конструкциях, в масштабных инженерных проектах значительно снижает итоговую стоимость постройки. Тонкий и толстый лист стали 15ХСНД наиболее востребован на рынке. Сплав ценится за сопротивляемость ударным нагрузкам, легкость в обработке, отсутствие склонности к образованию трещин и сравнительную доступность.
Сталь 15ХСНД нечувствительна к флокенам, мало склонна к отпускной хрупкости, не ограничена по свариваемости. Сварка осуществляется следующими способами: АДС (флюс и газовая защита), ЭШС, РДС.
Обработка стали 15ХСНД
Сталь 15ХСНД хорошо обрабатывается всеми способами, это один из главных плюсов материала, обеспечивающий ему неизменную широкую популярность во всем мире. Ковка начинается при температуре 1180С, заканчивается при 840С. Резка осуществляется после процедур нормализации и отпуска, с помощью станочного оборудования, желательно – плазменных станков для максимальной точности. Из стали 15ХСНД изготавливают холоднокатаные тонкие листы, допускается гибка и холодная штамповка. Металл сваривается без ограничений, термообработка не требуется ни до, ни после сварочных работ. Сталь можно закаливать при температуре 900С в воде, после чего подвергать отпуску.
Заменители отечественного и иностранного производства
Сталь 15ХСНД популярна на рынке и имеет много аналогов, как в России, так и за рубежом. При необходимости замены, выбирается сталь, точно или приблизительно соответствующая исходной по эксплуатационным характеристикам. В России есть, по меньшей мере, пять марок, подходящих на роль заменителя для сплава 15ХСНД. Подробную информацию о точных и приблизительных аналогах смотрите в таблицах ниже.
Сталь 15ХСНД низколегированная конструкционная
Сталь 15ХСНД является хромокремнийникелевой с медью конструкционной сталью перлитного класса. Данная сталь применяется для изготовления следующих изделий [1]:
- сварных и клепанных строительных ферм,
- конструкции мостов и вагонов,
- шпунтованных свай,
- рам сельскохозяйственных машин,
- ограждающих конструкций зданий и сооружений
- осей,
- тяг,
- ходовых валиков,
- болтов и др. детали, к которым предъявляются требования повышенной прочности и коррозионной стойкости при одновременном воздействии истирания с ограничением массы и работающие при температуре от -70 до 450 °С
Расшифровка
- Цифра 15 указывает приблизительное содержание углерода (C) в сотых долях процента, т.е. в стали 15ХСНД среднее содержание углерода 0,15%.
- Буква Х указывает, что сталь легирована хромом (Cr).
- Буква С указывает, что сталь легирована кремнием (Si).
- Буква Н указывает, что сталь легирована никелем (Ni).
- Буква Д указывает, что сталь легирована медью (Cu).
- Отсутствие цифр за буквенным обозначением указывает на то, что среднее содержание легирующего элемента до 1,5%.
Температура критических точек, °С [2]
Химический состав, % (ГОСТ 19281-2014)
| C, не более | Si | Mn | P | S | Cr | Ni | Cu | V | других элементов |
| не более | |||||||||
| 0,12-0,18 | 0,40-0,70 | 0,40-0,70 | 0,030 | 0,035 | 0,60-0,90 | 0,30-0,60 | 0,20-0,40 | не более 0,12 | — |
- Массовая доля As (мышьяк) в стали не должна превышать 0,08%.
- Допускается массовая доля N в стали, не легированной N, более 0,012%. если массовая доля N не превышает величину азотного эквивалента (Nэкв).
- Допускается микролегирование стали Al, Ti и Nb из расчета получения в стали массовой доли Al не более 0,05%, Ti не более 0.04 %, Nb не более 0,05%.
Химический состав, % (ГОСТ 6713-91)
Механические свойства при испытании на растяжение (ГОСТ 19281-2014)
| Класс прочности | Размеры проката по сечению, мм | Марка стали | Механические свойства, не менее | ||
| Предел текучести σт, Н/мм 2, | Временное сопротивление σв, Н/мм 2, | Относительное удлинение δ5, % | |||
| 325 | До 60,0 включ. Св. 60,0 до 140,0 | 15ХСНД | 325 | 450 | 21 |
| 345 | До 20,2 включ. Св. 20,2 до 140,0 | 345 | 480 | ||
| До 32,0 включ. Св. 32,0 до 50,0 | 490 | ||||
Механические свойства (ГОСТ 6713-91)
Механические свойства
| ГОСТ | Состояние поставки | Сечение, мм | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5(δ4), % |
| не менее | |||||
| ГОСТ 19281-89 | Сортовой и фасонный прокат | От 5 до 10 | 345 | 490 | 21 |
| От 10 до 32 вкл. | 325 | 470 | 21 | ||
| Лист и полоса в состоянии поставки (образцы поперечные) | До 32 вкл. | 345 | 490 | 21 | |
| ГОСТ 17066-94 | Лист горячекатаный | От 2 до 3,9 вкл. | — | 490 | (17) |
Ударная вязкость КСU (ГОСТ 19281-89)
| Состояние поставки | Сечение, мм | КСU, Дж/см 2 при температуре, °С | |
| -40 | 70 | ||
| КСV | |||
| Сортовой прокат | От 5 до 10 | 39 | 34 |
| От 10 до 20 вкл. | 29 | 29 | |
| Св. 20 до 32 вкл. | 29 | — | |
| КСU | |||
| Лист и полоса (образцы поперечные) | От 5 до 10 | 39 | 29 |
| От 10 до 32 вкл. | 29 | 29 | |
Механические свойства при повышенных температурах [1]
| tисп, °С | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % |
| 20 | 370 | 620 | 20 |
| 200 | 370 | 590 | 610 |
| 300 | 360 | 610 | 11 |
| 400 | 375 | 590 | 14 |
| 500 | 300 | 365 | 17 |
ПРИМЕЧАНИЕ. Лист нормализованный.
Механические свойства в зависимости от температуры отпуска [1]
| tотп, °С | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ10, % | ψ, % | КСU, Дж/см 2 | Твердость HB |
| 200 | 1220 | 1450 | 10 | 56 | 78 | 425 |
| 300 | 1160 | 1370 | 10 | 57 | — | 410 |
| 400 | 1080 | 1170 | 11 | 58 | 78 | 360 |
| 500 | 840 | 930 | 15 | 62 | 118 | 275 |
| 600 | 640 | 740 | 20 | 68 | 176 | 220 |
ПРИМЕЧАНИЕ. Закалка c 900°С в воде.
Предел выносливости (n=10 7 )
| Состояние поставки | σ-1, МПа | τ-1, МПа |
| Образцы без надреза [2], σв=490-560 МПа [1] | 304 | 157 |
Технологические свойства [2]
| Свариваемость | Сваривается без ограничений. Способ сварки — РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, ЭШС. |
| Склонность к отпускной хрупкости | Малосклонна. |
| Флокеночувствительность | Не чувствительна. |
Характеристики свариваемости стали 15ХСНД и технологические требования к ней [1]
| Структурный класс | Марки отечественных материалов | Характеристика свариваемости |
| Перлитный | 15ХСНД | Хорошо сваривающаяся |
Электроды для сварки стали 15ХСНД [1]
| Типы электродов по ГОСТ 9467 или наплавленного металла | Минимальная температура стенки сосуда |
| Э50А | Не ниже минус 40 °C |
Сварочные материалы для электрошлаковой сварки стали 15ХСНД [1]
| Марка свариваемой стали | Марка проволоки по ГОСТ 2246 | Марка флюса по ГОСТ 9087 и др. | Условия применения сварных соединений |
| 15ХСНД | Св-08ГСМТ | АН-8 | После нормализации и высокого отпуска при температуре допускаемой для свариваемой стали |
ПРИМЕЧАНИЕ:При выполнении электрошлаковой сварки допускается применение пластинчатых электродов и других технологических приемов по документации, согласованной со специализированной научно-исследовательской организацией.
Сталь 10ХСНД конструкционная низколегированная для сварных конструкций
10ХСНД (старое название 10ХСНД-Ш ) относят к классу низколегированных сплавов, предназначенных для сооружения сварных конструкций.
Расшифровка марки стали говорит о том что в состав материала входят такие химические элементы, как:
- хром — до 0,9%;
- углерод — до 0,12%;
- никель — до 0,5%;
- медь — до 0,6%.
Химический состав стали определён в ГОСТ 19281 — 89. Отечественные производители металлургической продукции производят следующие виды продукции:
- прокат разного класса и типоразмера: ГОСТ 19282-73, ГОСТ 2590-2006;
- листы ГОСТ 19282 -73, ГОСТ 5521-93;
- полоса ГОСТ 19281-89 , ГОСТ 82-70, ГОСТ 103-2006;
- поковки и кованые изделия ГОСТ 1133-71;
- трубы ОСТ 14-21-77.
На всю наносимую продукцию должна быть нанесена маркировка с указанием предприятия — производителя, датой выпуска, номер плавки и пр.
Элементы входящие в состав стали марки 10ХСНД позволяют ее использовать для производства металлических конструкций, предназначенных для работы в условиях с агрессивными средами и широком диапазоне температур от -70 до +450 градусов Цельсия.
Аналоги
Среди отечественных сталей, способных заменить 10ХСНД можно назвать 16Г2АФ. Среди импортных аналогов можно назвать следующие марки:
Физические характеристики
| Температура | Е, ГПа | l, Вт/(м · °С) |
| 100 | 197 | 40 |
| 200 | 201 | 39 |
| 300 | 195 | 38 |
| 400 | 188 | 36 |
| 500 | 180 | 34 |
| 600 | 169 | 31 |
| 700 | 156 | 29 |
| 800 | 135 | — |
| 900 | 125 | — |
Технологические особенности применения стали
Как уже отмечалось сталь 10ХСНД — низколегированная. Это означает только одно — она сваривается без ограничений. Но, наличие легированных элементов, может вызвать появление закалённых структур в сварочной зоне. В результате это может привести к снижению стойкости к образованию трещин. Кроме этого легирующие элементы могут спровоцировать усиление склонности к хрупкому разрушению. Если сталь этого типа прошла термическую обработку, в частности, улучшение, которые могут терять прочность на разных участках нагрева и охлаждения. Этот класс сталей требует от сварщика определенных знаний и навыков работы.
Технолог, выбирая способ электросварки и последующей термообработки, должен учитывать условия, в которых конструкция будет эксплуатироваться. Кстати, некоторые сложности, возникающие при выполнении сварочных работ по этой стали, требуют от производителя уделять особое внимание качеству выполняемых работ.
При обработке на токарно — фрезерном оборудовании нет необходимости подбирать какой-либо специальный инструмент или специальные режимы резания.
Распространённые марки низколегированных сталей, применяемых при сварке металлоконструкций
Низколегированные стали, из которых сваривают строительные конструкции, содержат в своём составе углерода не более 0,25% и легирующих элементов — не более 3%.
Для изготовления металлоконструкций промышленных и гражданских сооружений больше всего подходят такие марки сталей, как 15ХСНД, 14Г2, 09Г2С, 10Г2С1, 10Г2С1Д, 16ГС, 14Г2АФ, 16Г2АФ и др.
Для изготовления сварных газопроводных труб хорошо подходят такие марки стали как 18Г2С, 25Г2С, 35ГС, 20ХГ2Ц и др. Эти же марки применяют и при изготовлении арматуры для железобетонных плит.
Термическая обработка сварных деталей
Главная задача, которую решает термическая обработка — это снятие остаточных напряжений, которые возникают во время сварочных работ. Вследствие этой обработки должно произойти улучшение структуры металла и свойства сварного шва.
Эту обработку выполняют сразу по окончании сварочных работ. При этом очень важно не допускать переохлаждения сваренных заготовок. Минимально допустимая температура не должна опускаться ниже температуры подогрева. В том случае, если нет технической возможности выполнить термообработку, то имеет смысл выполнить термический отдых.
Для выполнения операций по термической обработке необходимо провести определенную подготовку. В частности, детали, предназначенные для обработки необходимо уложить на специальный поддон в соответствии с требованиями технологической карты. После укладки, поддон помещают в печь.
На момент загрузки печь должна быть или холодной или разогретой до температуры 300 ºC. Детали должны находится в печи порядка 1 — 2 часов. По истечении этого времени печь можно нагревать далее. Предельная температура должна быть не выше 590 ºC, а скорость нагрева должна составлять 70 ºC в час. Детали должны пролежать при температуре 590 ºC не менее трех часов. Охлаждение, должно быть, совершено со скоростью 50 ºC в час до 250 ºC.
На серьёзных предприятиях работает система контроля качества. То есть весь процесс термической обработки фиксируется в специальных журналах и постоянно фиксируются параметры печи. Замеры проводят с применением пирометра. Такой подход позволяет получать продукцию высокого качества.
Материал 10ХСНД Екатеринбург
Без стали не обходится ни одно производство, будь то тяжелое машиностроение или изготовление бытовых электроприборов. Существует множество марок этого продукта, а также большое количество форм отпуска. Наша компания реализует материал 10ХСНД большими партиями и с минимальной наценкой. Для уточнения свойств и характеристик конкретной марки можно обратиться к менеджерам компании.
Как и вся продукция, материал 10ХСНД закупается у ведущих производителей. Поэтому мы готовы со всей ответственностью давать гарантию на качество. Минимальное количество посредников определяет и низкую стоимость. Вкупе с быстрой доставкой, это дает возможность нашим бизнес-партнеры вести стабильное и взаимовыгодное сотрудничество.
Помимо отпуска, в форме той или иной детали (заготовки), наша компания реализует обработку металлов. Все мероприятия проходят четкий контроль на соответствие ГОСТа и правилам. Специалисты нашего предприятия осуществляют такие работы как оцинкование, создание деталей по чертежам заказчика, производство отливок, изготовление различных профилей и многое другое.
Имея в арсенале новейшее оборудование и огромный, опыт мы можем предложить проверку изделия по ряду параметров, таким как прочностные характеристики, химический состав, чистота сплава и так далее.
Каждому покупателю предложен огромный ассортимент продукции различного формата, а также актуальных услуг и работ. Чтобы быстрее разобраться и выбрать товар соответствующий потребностям, нужно связаться с менеджером компании и получить развернутую информацию по всем интересующим вопросам.
Курсовая работа: Разработка технологии сварки секции корпуса судна
Санкт-Петербургский государственный морской технический университет
Кафедра сварки судовых конструкций
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ СВАРКИ
Габариты секции- S=16мм; А=7000мм; Б=3500мм
Толщина стенки поперечного набора S=10мм
Расстояние между бульбами 350, между поперечными таврами — 850мм
1.Характеристика стали 10ХСНД.
2.Особенности сварки стали 10ХСНД.
Как уже было указано выше, сталь 10ХСНД относится к группе конструкционных низколегированных сталей.
Эта группа сталей при сварке ведет себя так же, как и низкоуглеродистая сталь, но имеются отличия при действии термических циклов:
1. Больше склонность к росту зерна в околошовной зоне, особенно при перегреве.
2. Возможность образования закалочных структур, что будет служить причиной образования холодных трещин.
3. Снижение ударной вязкости металла в околошовном участке ЗТВ сварного соединения.
4. Стойкость металла шва против образования горячих трещин ниже из-за наличия легирующих элементов.
5. Чувствительность к концентраторам напряжений и даже к тепловым «ожогам».
Низколегированные стали хорошо свариваются всеми способами сварки плавлением. Обычно не имеется затруднений, связанных с возможностью образования холодных трещин, вызванных образованием в шве или околошовной зоне закалочных структур. Однако в сталях, содержащих углерод по верхнему пределу и повышенное содержание марганца и хрома, вероятность образования холодных трещин в указанных зонах повышается, особенно с ростом скорости охлаждения (повышение толщины металла, сварка при отрицательных температурах, сварка швами малого сечения и др.). В этих условиях предупреждение трещин достигается предварительным подогревом до 120 0 —200 0 С. Предварительная и последующая термическая обработка сталей, использующихся в ответственных конструкциях, служит для этой цели, а также позволяет получить необходимые механические свойства сварных соединений (высокую прочность или пластичность, или их необходимое сочетание).
Поэтому при сварке низколегированных сталей к параметрам режима сварки предъявляются более жесткие требования, чем при сварке нелегированных низкоуглеродистых сталей. Сварка ограничивается узкими пределами изменения параметров режима, чтобы одновременно обеспечить минимальное возникновение закалочных структур и уменьшить перегрев.
Данный технологический процесс, был написан с использованием современной программы Vertikalv3, что позволило с более высокой точностью определить и рассчитать режимы сварки, подобрать нужное оборудование, сварочные материалы, разделку кромок и т.д.
2.1 Зачистить детали под сварку до чистого металла
3. Дуговая сварка покрытым электродом
3.2 Прихватить листы по всей длине стыков.
Электроды УОНИИ-13/55-4 ГОСТ 9466-75
Шов=С8, Iсв=150-210А, Uд=23В, L=14м, Lпр=35мм, Nпр=41
4.1 Зачистить сварной шов от шлака и брызг метала
4.2 Зачистить выпуклость сварного шва заподлицо с основным металлом
5. Дуговая сварка под флюсом
6. Сборка (к полотнищу устанавливается продольный набор)
7.1 Зачистить детали под сварку до чистого металла
8. Дуговая сварка покрытыми электродом
Электроды УОНИИ-13/55-4 ГОСТ 9466-75, Шов=Т8 8 25 200, Iсв=150-210A, L=63m, Lпр=25мм, Nпр=253
9.1 Зачистить сварной шов от шлака и брызг металла
9.2 Зачистить выпуклость сварного шва заподлицо с основным металлом
10. Дуговая сварка в углекислом газе сплошной проволокой
12.1 Зачистить детали под сварку до чистого металла
Электроды УОНИИ-13/55-4 ГОСТ 9466-75, Шов=Т8 6 25 100, Iсв=150-210A, L=28m, Lпр=25мм, Nпр=161
14.1 Зачистить сварной шов от шлака и брызг металла
14.2 Зачистить выпуклость сварного шва заподлицо с основным металлом
15. Дуговая сварка под флюсом
16. Сборка (приварка таврового набора к полотнищу)
17.1 Зачистить детали под сварку до чистого металла
18. Дуговая сварка покрытыми электродами
Электроды УОНИИ-13/55-4 ГОСТ 9466-75, Шов=Т8 6, Iсв=150-210A, L=28m, Lпр=25мм, Nпр=161
19.1 Зачистить сварной шов от шлака и брызг металла
19.2 Зачистить выпуклость сварного шва заподлицо с основным металлом
20. Дуговая сварка в углекислом газе сплошной проволокой
21. Контроль внешнего вида сварных швов, наличия клейм – 100%
22. Ультразвуковой контроль сварных швов по ГОСТ 14782-86. – 50%
| Наименование характеристики | Значение |
| Напряжение питающей сети | 2 x 380В |
| Номинальная частота, Гц. | 50 Гц |
| Диаметр электрода | 2-5мм. |
| ПВ при 300А | 40% |
| ПВ при 200А | 100% |
| Диапазон регулирования сварочного тока | 60- 300А |
| Напряжение холостого хода | от 25 В — 50 В |
| Потребляемая мощность | 9кВт |
| Ток защиты по первичной сети | 25А |
| Ток холостого хода | не более 1.6А. |
| Длина сетевого шнура | 3 м |
| Габаритные размеры | 410х140х400 мм |
| Масса | 42 |
Номинальный режим работы, % 60
Потребляемая мощность, кВт 60-500
Габаритные размеры, мм 1050×760×960
Напряжение питающей сети, В 380
пределы регулирования 100-500
скорость подачи, м/ч 120-1200
| Наименование параметра | ВДУ-1001 |
| Номинальное напряжение питающей сети трехфазного тока, В при частоте 50 Гц | 380 |
| Первичная мощность, кВА, не более | 82 |
| Напряжение холостого хода, В, не более | 85 |
| Пределы регулирования сварочного тока, А (ПВХ/ЖВХ) | 100-1001120-1000 |
| Номинальное рабочее напряжение, В | 56 |
| Пределы регулирования рабочего напряжения, В | 24-56 20-56 |
| (ПВХ/ЖВХ) | |
| Номинальная продолжительность работы, ПВ, % | 100 |
| Коэффициент полезного действия, %, не менее | 79 |
| Масса, кг, не более | 500 |
Технические данные сварочного трактора
ГОСТ 5264-80 «Ручная дуговая сварка. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры»
ГОСТ 14771-76 «Дуговая сварка в защитном газе. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры»
ГОСТ 8713-79 «Сварка под флюсом. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.»
ГОСТ 14782-86 «Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Методы ультразвуковые»
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.
Сталь 10ХСНД – расшифровка и химический состав, свариваемость, особенности обработки, плюсы и минусы
Сталь 10ХСНД – низколегированная конструкционная сталь широкого применения. Защищена от коррозии хромом и никелем, устойчива к кислотным средам благодаря кремнию. Применяется в производстве тяжелой техники, при строительстве зданий и мостов. Обладает высокими технологическими свойствами, отличается температурным диапазоном применения, хорошей обрабатываемостью и невысокой стоимостью производства.
Расшифровка
Марка стали 10ХСНД указывает на ее химический состав. В ней отражены 5 главных элементов, оказывающих наибольшее влияние на свойства стали. Другие химические элементы также могут присутствовать в составе сплава, но в строго ограниченных количествах, при превышении которых они отображаются в маркировке.
- 10 – указывает на содержание углерода в сотых долях (0,10%). В зависимости от процентного содержания углерода в составе стали, ее механические свойства могут существенно варьироваться. Высокоуглеродистые стали отличаются повышенной прочностью и твердостью, в противовес этому снижается пластичность и сопротивляемость ударным нагрузкам. Стали с невысоким содержанием углерода считаются «мягкими», они пластичны, обладают отличной вязкостью, но не отличаются твердостью.
- Х – хром (до 0.9%). Хромистые стали устойчивы к коррозии, высокий процент хрома в составе делает сплав нержавеющим. Хром – один из самых доступных и распространенных легирующих элементов. Он также влияет на механические свойства стали, придает ей твердость и прочность, снижая пластичность в незначительной степени.
- С – кремний (до 1.1%). Кремний придает металлу устойчивость к кислотным средам, окалиностойкость и повышает показатель упругости.
- Н – никель (до 0.8%). Легирующая добавка, по влиянию на качества металла близок к хрому. Придает стали антикоррозионные свойства, повышает прочность и пластичность.
- Д – медь (до 0,6%). Повышает устойчивость к коррозии.
Кроме указанных в марке элементов, в составе стали можно встретить: серу, фосфор, алюминий, марганец, вольфрам, ванадий, кобальт, молибден, титан, азот, мышьяк и другие незначительные примеси.
Химический состав
Химический состав, % (ГОСТ 19281-89)
Химический состав, % (ГОСТ 19281-2014)
Характеристики и особенности
Сталь отличается высокими эксплуатационными характеристиками: подходит для любых видов сварки, имеет преимущество перед обыкновенными углеродистыми сталями, т.к. содержит легирующие добавки, защищающие ее от неблагоприятного влияния внешней среды. Сталь 10ХСНД не теряет прочность после отпуска, сохраняет свойства при перепадах температуры. Пластичность материала делает его удобным для обработки любыми способами.
Плюсы и минусы
Из плюсов стали 10ХСНД можно выделить:
- Устойчивость к коррозии и окислению, что позволяет применять сталь в условиях повышенной влажности и кислых средах.
- Возможность эксплуатации в широком диапазоне температур от -70 до +450 градусов.
- Свариваемость всеми способами.
- Невысокая стоимость, обусловленная простотой производственного процесса и отсутствием дорогих легирующих компонентов.
Недостатком стали является содержание в составе вредных примесей – фосфора и мышьяка.
Способы обработки
Сталь 10ХСНД хорошо сваривается, но наличие легирующих добавок в составе оказывает на свариваемость определенное влияние. Так в зоне сварки может возникать закалочное напряжение, повышающее риски образования холодных трещин в некоторых случаях. Уязвимость швов к горячим трещинам также может возрасти в зависимости от ряда других факторов. Если сварке подвергается термически обработанный металл, происходит потеря прочности на свариваемом участке. Добиться сохранения показателя ударной вязкости металла шва и участка вокруг шва достаточно трудно. При перегреве наблюдается укрупнение аустенитного зерна, образуется видманштеттовая структура, повышается хрупкость ферритной основы, развивается химическая неоднородность, шов становится склонен к хрупкости. Избежать негативных последствий или уменьшить их влияние можно с помощью последующей термообработки или технологических приемов сварки.
Также сталь 10ХСНД подходит для обработки основными способами: ковка, резание, механическая инструментальная обработка и т.д. Особого инструмента для резания стали не требуется, механические свойства позволяют обрабатывать металл без дополнительных условий. Ковка производится при температурах в диапазоне от 1200С до 850С. Металл после ковки не чувствителен к флокенам и не склонен к отпускной хрупкости.
Область применения
Сталь 10ХСНД относится к конструкционным, предназначенным для изготовления металлоконструкций и механизмов. Основные отрасли ее применения следующие:
- Строительство. Сварные и несварные конструкции, крупногабаритные конструкции, несущие элементы зданий, мостостроение (арки и пролеты мостов).
- Машиностроение. В основном применяется для производства механизмов тяжелой строительной и дорожной техники, а также лесозаготовительных машин.
- Производство горнодобывающей техники. Из стали 10ХСНД изготавливаются ковши и детали ковшей.
- Производство отходоперерабатывающей техники. Шредерные ножи, футеровки, гидравлика.
Вид поставки
Виды поставки материала 10ХСНД
В22 - Сортовой и фасонный прокат
Читайте также: