Разработка схемы источника "ПТИ" с использованием стали 45 - Курсовая работа

Сварка представляет собой прогрессивный метод получения неразъемных сварных соединений в промышленности и строительстве, поэтому сварочное производство непрерывно развивается, охватывая практически все отрасли народного хозяйства. Разработка новых технологических процессов сварки, сварочных материалов и процессов термической обработки сварных соединений требует основательной теоретической подготовки в области сварочных процессов.Сталь 45 принадлежит к качественным углеродистым сталям. Приблизительный химический состав данной стали указан в таблице 1. Эти стали широко применяют для тяжелонагруженных металлоконструкций. Для изготовления высоконагруженных деталей стали легируют значительно более дорогими и дефицитными элементами - никель, молибден, вольфрам, ниобий и т.д. Стали в которых суммарное количество легирующих элементов не превышает 2,5 %, относятся к низколегированным, содержащие 2,5 - 10 % - к легированным, и более 10 % - к высоколегированным.Сталь 45 характеризуется как ограниченно свариваемая (при сварке данной стали рекомендуются или необходимы дополнительные операции). Технология ее сварки должна обеспечивать определенный комплекс требований, основными из которых являются равнопрочность сварного соединения с основным металлом и отсутствие дефектов в сварном шве. В некоторых случаях конкретные условия работы конструкций допускают снижение отдельных показателей механических свойств сварного соединения. Однако во всех случаях технология должна обеспечивать максимальную производительность и экономичность процесса сварки при требуемой надежности и долговечности конструкции. Механические свойства металла шва и сварного соединения зависят от его структуры, которая определяется химическим составом, режимом сварки и предыдущей и последующей термической обработки.Для сварки стали 45 выбираем ручную дуговую сварку покрытыми электродами. Параметры для сварки выбираем исходя из задания курсовой работы и заносим их в таблицу 4.Сварка плавлением - высокотемпературный процесс, сопровождающийся изменением состава металла сварного соединения, а следовательно, и его свойств, в результате взаимодействия с окружающей средой (атмосферой). Высокая восстановительная активность металлов приводит к образованию оксидов, нитридов и гидридов, а так как скорость химических реакций и диффузионных процессов при температурах сварочного цикла очень высокая, то даже в очень ограниченное время могут, произойти существенные и нежелательные изменения состава металла шва. Состав покрытия электродов определяется рядом функций, которые он должен выполнять: защита зоны сварки от кислорода и азота воздуха, раскисление металла сварочной ванны, легирование ее нужными компонентами, стабилизация дугового разряда. В зависимости от вида компонентов, которыми осуществляется защита зоны сварки от атмосферы, все электродные покрытия можно разбить на следующие четыре группы (ГОСТ 75): а) кислые покрытия (А), в состав которых входят оксиды железа, марганца, титана и кремния, представляющие собой шлаковую основу покрытия. При сварке создается значительное количество газов (СО2; СО; H2; H2O) в результате разложения и окисления органических компонентов и обеспечивается хорошую защиту от атмосферного воздуха Раскислителем служит ферромарганец. б) основные покрытия (Б) построены на основе карбоната кальция (мрамор) и плавикового шпата (флюорита), который служит шлакообразующим компонентом.Высокие температуры, используемые при сварке плавлением, с одной стороны, понижают термодинамическую устойчивость оксидов, но, с другой стороны, скорость их образования резко увеличивается и за очень небольшое время сварочного цикла металлы поглощают значительное количество кислорода. Поглощенный кислород может находиться в металле или растворенном состоянии в виде оксидов или субоксидов, а также может создавать неметаллические включения эндогенного типа, образовавшиеся при раскислении металла более активными элементами. Источниками кислорода в металле при сварке служат окислительно-восстановительные реакции между металлом и атмосферой сварочной дуги, металлом и шлаками, образующимися в результате плавления флюсов или при разложении и плавлении компонентов электродного покрытия, а также взаимодействии с наполнителям порошковой проволоки. Кроме того, взаимодействие металла с кислородом при сварке осложняется образованием растворов оксидов в металлах, а это сильно изменяет термодинамическую устойчивость изза возрастания энтропии в процессе растворения. Так, для металла с высокой термодинамической устойчивостью оксидов эти способы восстановления почти не дают эффекта и для получения качественного соединения из этих металлов необходима по возможности полная изоляция их от окисляющей атмосферы.Исходя из условий сварки применяем подвижный точечный источник теплоты мощностью q, движущийся прямолинейно с постоянной скоростью по поверхности полубесконечного тела. Схема ПТИ применяется для исследования температурных полей при ручной дуговой сварке. Формы тел, нагреваемых при сва

Содержание

Введение

1. Характеристика свариваемого металла и способа его сварки

1.1 Система легирования свариваемого металла, его состав и класс

1.2 Структура и свойства свариваемого металла

1.3 Характеристика способа сварки и выбор режимов

2. Исследование процессов взаимодействия между металлом, газом и шлаком

2.1 Характеристика защиты металла от взаимодействия с окружающей атмосферой

2.2 Описание металлургических процессов, обеспечивающих получение качественных соединений

2.3 Термодинамическое исследование одного из вероятных металлургических процессов

3. Исследование процессов нагрева, плавления и охлаждения основного металла

3.1 Выбор и обоснование расчетной схемы нагреваемого тела и источника тепла

3.2 Расчет температурных полей при нагреве тела подвижными источниками тепла

3.3 Расчет скорости охлаждения

3.4 Определение изотермы на поверхности свариваемого металла

3.5 Расчет изотерм на поверхности свариваемого металла

3.6 Определение протяженности отдельных участков в ЗТВ

3.7 Определение максимальных температур в поперечном сечении шва

4. Оценка свариваемости металла и разработка мероприятий по повышению технологической прочности

4.1 Оценка структуры зоны термического влияния по скорости охлаждения и роста зерна по времени пребывания металла при температурах роста

4.2 Расчетное определение сопротивляемости образованию холодных трещин

4.3 Определение сопротивляемости образованию горячих трещин

4.4 Разработка мероприятий по повышению технологической прочности и улучшению свойств соединений

Вывод

Список используемых источников

Сварка представляет собой прогрессивный метод получения неразъемных сварных соединений в промышленности и строительстве, поэтому сварочное производство непрерывно развивается, охватывая практически все отрасли народного хозяйства. Сварочное производство постоянно оснащается передовыми технологиями; по уровню автоматизации сварочных работ и по объему выполняемых работ оно занимает одно из первых мест на производстве.

Разработка новых технологических процессов сварки, сварочных материалов и процессов термической обработки сварных соединений требует основательной теоретической подготовки в области сварочных процессов. Дисциплина «Теория сварочных процессов» - базовая при подготовке инженеров-механиков по специальности «Оборудование и технология сварочного производства» - служит именно этим целям. Она охватывает широкий круг процессов, происходящих при сварке металлов и определяющих в конечном итоге качество и работоспособность сварных соединений.

Таким образом, теория сварочных процессов - теоретический фундамент науки о сварке в части формирования свойств сварного соединения.