Реферат: Технология автоматической сварки стали 18Г2АФпс автоматической сваркой под слоем флюса

Технология автоматической сварки стали 18Г2АФпс автоматической сваркой под слоем флюса

Министерство образования и науки, молодёжи и спорта Украины

Государственное высшее учебное заведение

Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры

Кафедра материаловедения и обработки материалов

Реферат

Технология автоматической сварки стали 18Г2АФпс автоматической сваркой под слоем флюса

Днепропетровск 2015

Содержание

Введение

. Общие сведения о стали 18Г2АФпс

.1 Химический состав

.2 Механические свойства

.3 Технологические свойства

.4 Ударная вязкость

.5 Температура критических точек

.6 Определение углеродного эквивалента

.7 Особенности технологии сварки низколегированной конструкционной стали 18Г2АФсп

. Схема и сущность автоматической сварки под слоем флюса

2.1 Строение сварного шва

2.2 Назначение флюса и флюсовой подушки

. Разработка процесса сварки плиты из стали 18Г2АФпс

.1 Подготовка металла под сварку

.2 Выбор материала и оборудования

.3 Выбор техники выполнения сварных швов

.4 Выбор режима сварки

. Термообработка сварных соединений из стали 18Г2АФпс

. Методы контроля качества сварных швов

. Техника безопасности при дуговой сварке

. Практическое задание

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Основные принципы сварки под флюсом были разработаны Н.Г. Славяновым в 1892 году. В 1927 году Д.А. Дульчевский разработал способ электродуговой сварки под слоем флюса и создал первую автоматическую установку для сварки металлов. Дальнейшее развитие автоматической сварки и внедрение ее в промышленность и строительство осуществлялось Институтом электросварки им. Е.О. Патина, ЦНИИТмашем, ВНИИ электросварочного оборудования и другими организациями.

Автоматическая сварка под флюсом - один из основных способов выполнения сварочных работ в промышленности и строительстве. Обладая рядом важных преимуществ, она существенно изменила технологию изготовления сварных конструкций, таких как металлоконструкции, трубы большого диаметра, котлы, корпуса судов. Вследствие изменения технологии изготовления произошли изменения и самих сварных конструкций: широко применяются сварно-литые сварно-кованные изделия, дающие огромную экономию металла и затрат труда.

Однако многие сварочные операции по технологической необходимости выполняют ручной дуговой сваркой покрытыми электродами. При этом непрерывность процесса обеспечивает сварщик, подающий электрод в зону дуги и перемещающий дугу вдоль свариваемого шва.

Процесс ручной сварки, обладая рядом преимуществ, имеет ряд недостатков - малую производительность и неоднородность сварного шва, зависящие от квалификации сварщика. Кроме того, производительность сварки покрытыми электродами ограничивается максимально допустимыми значениями сварочного тока для применяемых при сварке диаметров электродов. При больших значениях сварочного тока электрод длиной 350-450 мм сильно перегревается, что затрудняет процесс сварки.

Механизация движения электрода позволила автоматизировать процесс сварки. Для получения качественных сварных швов взамен электродных покрытий применяют гранулированное вещество, называемое флюсом.

. Общие сведения о стали 18Г2АФпс

Марка стали: 18Г2АФпс

Классификация: Сталь конструкционная низколегированная для сварных конструкций. Заменитель стали: 15Г2АФДпс, 16Г2АФ, 10ХСНД, 15ХСНД. Вид поставки: лист толстый ГОСТ 19282-73, ГОСТ 19903-74. Полоса ГОСТ 82-70.

Назначение: Листовой прокат для несущих элементов сварных конструкций, для производства сварных конструкций различного назначения, работающих при переменных нагрузках в интервале температур до -60°С.

Примечание: Сталь низколегированная марганцово-ванадиевая с азотом. Степень раскисления - Пс. Сталь 18Г2АФпс обеспечивает класс прочности листового, широкополосного универсального проката и гнутых профилей КП 440 при толщине проката до 32 мм. без применения дополнительной упрочняющей обработки.

.1 Химический состав

Таблица №1.1

1.2 Механические свойства

Таблица 1.2.

Сечение, мм

s0,2, МПа

sB, МПа

d5, %

Листы и полосы (образцы поперечные)

<32

440

590

19

Таблица 1.3.

Механические свойства в зависимости от толщины листа

.3 Технологические свойства

Таблица 1.5.

.4 Ударная вязкость

Таблица 1.6.

Ударная вязкость, KCU, Дж/см2

1.5 Температура критических точек

Таблица 1.7

.6 Определение углеродного эквивалента

Для оценки свариваемости сталей применяют такую величину, как углеродный эквивалент (Сэкв). При определении углеродного эквивалента учитывается химический состав сталей, так как влияние легирующих элементов на свариваемость стали очень большое. Особенно сильно на свариваемость влияет углерод (С). Для определения склонности металла к образованию холодных трещин при сварке, применяют следующую формулу расчёта углеродного эквивалента (данная формула принята для расчёта в Европейском стандарте):

экв = C +  + + , %

где С, Мn, Cr, Ni, Сu, V, Mo - массовые доли углерода, марганца, хрома, никеля, меди, ванадия и молибдена.  Стали, у которых Сэкв ≤ 0,45%, считаются не склонными к образованию холодных трещин при сварке. При Сэкв > 0,45% стали становятся склонными к трещинам. [3, c.195-196]

Определение углеродного эквивалента стали 14Г2АФ

Так, как углеродный эквивалент меньше 0,45%, то данная марка стали не склонна к образованию холодных трещин при сварке. Никаких дополнительных мероприятий по подготовке ведения сварочных работ не нужно.

.7 Особенности технологии сварки низколегированной конструкционной стали 18Г2АФсп

Низколегированные низкоуглеродистые конструкционные стали, как правило, используют для изготовления ответственных сварных конструкций.

По реакции на термический цикл низколегированная низкоуглеродистая сталь склонна к образованию закалочных структур в металле шва и околошовной зоне при повышенных скоростях охлаждения. При повышенных скоростях охлаждения в швах этих сталей кроме феррита и перлита присутствуют также мартенсит, бейнит и остаточный аустенит. Обнаруживаемый в таких швах мартенсит - бесструктурный, а бейнит представляет собой феррито-карбидную смесь высокой дисперсности. Количество указанных структурных составляющих изменяется в зависимости от температурного цикла сварки.

При небольшом количестве закалочных структур их влияние на механические свойства сварных соединений незначительно в связи с равномерным и дезориентированным расположением этих составляющих в мягкой ферритной основе. Однако при увеличении доли таких структур в шве и околошовной зоне пластичность металла и его стойкость против хрупкого разрушения резко ухудшаются. Дополнительное легирование стали марганцем, кремнием и другими элементами способствует образованию в сварных соединениях закалочных структур. Поэтому режим сварки большинства низколегированных сталей ограничивается более узкими (по значению погонной энергии) пределами, чем при сварке низкоуглеродистой стали.

Обеспечение равнопрочности металла шва с основным металлом достигается в основном за счет легирования его элементами, переходящими из основного металла. Иногда для повышения прочности и стойкости против хрупкого разрушения металл шва дополнительно легируют через сварочную проволоку.

Стойкость металла шва против кристаллизационных трещин при сварке низколегированных сталей несколько ниже, чем низкоуглеродистых, в связи с усилением отрицательного влияния углерода некоторыми легирующими элементами, например кремнием. Повышение стойкости против образования трещин достигается снижением содержания в шве углерода, серы и некоторых других элементов за счет применения сварочной проволоки с пониженным содержанием указанных элементов, а также выбором соответствующей технологии сварки (последовательность выполнения швов, обеспечение благоприятной формы провара) и рациональной конструкции изделия.

Технология сварки под флюсом.

В большинстве случаев применяют те же сварочные материалы, что и при сварке низкоуглеродистых сталей (18Г2АФпс): плавленые флюсы АН-348-А, ОСЦ-45 (однодуговая сварка), АН-60 (многодуговая сварка с повышенной скоростью), а также сварочные проволоки Св-08ГА и Св-10Г2. Для сварки микролегированных сталей, например 15Г2АФ, в ряде случаев применяют низкокремнистый флюс АН-22 в сочетании с проволоками Св-08ХМ и Св-ЮНМА. Однако при этом швы менее стойки против кристаллизационных трещин, вследствие чего сварку рекомендуется выполнять с предварительным подогревом. Технология сварки низколегированной стали под флюсом мало отличается от технологии сварки низкоуглеродистой стали.

Для обеспечения пластических свойств металла углового шва и околошовной зоны на уровне свойств основного металла сечение шва следует выбирать в зависимости от толщины свариваемого металла. Иногда сварку выполняют двумя дугами в раздельные ванны. Многослойные швы на толстом металле также рекомендуется выполнять двумя дугами, а при сварке одной дугой перед наложением первого слоя производить подогрев основного металла до температуры 150-200°С. Опытным путем установлена зависимость между толщиной основного металла и сечением шва или слоя

Металл швов, сваренных под флюсом, благодаря значительной доле участия основного металла и достаточному содержанию легирующих элементов обладает более высокой стойкостью против коррозии в морской воде, чем металл швов, сваренных покрытыми электродами обычного состава.

Для уменьшения скорости охлаждения металла шва следует применять стыковые и бортовые соединения, так как при тавровых и нахлесточных соединениях скорость охлаждения выше. Рекомендуется избегать соединений, имеющих швы замкнутого (жесткого контура), если же необходимы такие соединения, то их сваривают короткими участками, обеспечивая подогрев и замедленное охлаждение.

Сварку стыковых соединений металла толщиной до 6 мм и валиковых швов с катетом до 7 мм выполняют в один слой (однопроходную), что уменьшает скорость охлаждения. Более толстый металл сваривают в несколько слоев длинными участками. Каждый слой должен иметь толщину 0,8-1,2 диаметра электрода. Сверху шва накладывают отжигающий валик, края которого должны располагаться на расстоянии 2-3 мм от границы проплавления основного металла. Отжигающий валик накладывают при температуре предыдущего слоя около 200°С. Для металла толщиной до 40-45 мм применяют многослойную сварку способом "горки" или "каскада". Длину участков (300-350 мм) выбирают с таким расчетом, чтобы предыдущий слой не успевал охладиться ниже 200°С при наложении следующего слоя.

Сварку конструкционных низкоуглеродистых сталей производят электродами с фтористокальциевыми покрытиями марок УОНИ-13/45; УОНИ-13/55; УОНИ-13/85; ОЗС-2; ЦУ-1; ДСК-50, ЦЛ-18; НИАТ-5 и другими, дающими более плотный и вязкий наплавленный металл, менее склонный к старению. Электроды с руднокислыми покрытиями (ОММ-5, ЦМ-7 и др.) применять при сварке ответственных конструкций из низколегированных сталей не рекомендуется.

Низколегированные конструкционные стали лучше типа 18Г2АФпс сваривать электродами типа Э42А, так как металл шва получает дополнительное легирование за счет элементов расплавляемого основного металла и временное сопротивление его повышается до 50 кгс/мм2; при этом металл шва сохраняет высокую пластичность. Сварка электродами типа Э60А дает более прочный, но менее пластичный металл шва вследствие более высокого содержания в нем углерода.

. Схема и сущность автоматической сварки под слоем флюса

Сварка под флюсом - это дуговая сварка, при которой дуга горит под слоем сварочного флюса, обеспечивающего защиту сварочной ванны от контакта с воздухом.

Принципиальная схема процесса автоматической сварки под флюсом на флюсо-медной подкладке 1 приведена на рис. 1.

Электродная проволока 4 автоматически подается в зону сварки. Дуга горит между концом электрода и изделием 2 под слоем сварочного флюса 6, подаваемого из бункера 3 на изделие впереди перемещающегося вдоль шва электрода.

Под действием тепла, выделяемого сварочной дугой, плавятся электродная проволока и металл свариваемого изделия, а также часть флюса, примыкающего к дуге. В области горения дуги образуется полость, ограниченная в верхней части оболочкой расплавленного флюса. Эта полость заполнена парами металла, флюса и газами, их давление поддерживает флюсовый свод, образующийся над сварочной ванной. Плавящийся конец электрода находится в непосредственной близости от переднего края ванны. Дуга несколько отклоняется от вертикального положения в сторону, обратную направлению сварки 5. Под влиянием давления дуги жидкий металл оттесняется также в сторону, противоположную направлению сварки, образуя сварочную ванну 8. Под электродом создается кратер с тонким слоем расплавленного металла, а основная масса расплавленного металла занимает пространство от кратера до поверхности шва, располагаясь наклонным слоем. Расплавленный флюс 7 вследствие значительно меньшей плотности всплывает на поверхность расплавленного металла шва и покрывает его плотным слоем.