Выбор материала и способа сварки

Эксплуатационные требования к разрабатываемой сварной конструкции

Назначение и эксплуатационные нагрузки

Среди механизации сварочных процессов, выполняемых электродуговой сваркой, широкое применение нашла технологическая оснастка, в которую входят кантователи.

Выбор типа кантователя определяется заданной программой выпуска изделия, его конструктивными элементами (конфигурацией, габаритными размерами, массой), способами сварки и предъявляемыми к сварному узлу техническими требованиями.

Кантователи – стационарные приспособления, позволяющие не закреплять свариваемое изделие, поворачивать его и устанавливать в удобное для сварки положение. Служат для ручной и полуавтоматической сварки.

Применяемые в промышленности кантователи можно разделить на четыре типа: с приводными роликами, с торцовыми шайбами, напковые, роликовые с жесткой кинематической связью.

Выбор материала и способа сварки

10ХСНД - сталь конструкционная низколегированная для сварных металлоконструкций и различных деталей, к которым предъявляются требования повышенной прочности и коррозионной стойкости с ограничением массы и работающие при температуре от —70 до 450 °С.

Свариваемость материала: без ограничений. Способы варки: РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, 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.

Химический состав и механические свойства стали приведены в таблице 1.1 и 1.2.

Таблица 1.1 – Химический состав стали 10ХСНД по ГОСТ 19281-2014 «Прокат из стали повышенной прочности. Общие технические условия»

В процентах

Таблица 1.2 – Механические свойства конструкционной низколегированной стали 10ХСНЛ по ГОСТ19281-89

Класс прочности по ГОСТ 19281-89	Предел текучести σт, МПа	Временное сопротивление разрыву σв, МПА	Относительное удлинение , %	Ударная вязкость KCU, Дж/см2, при температуре,
+20	-40	-70
				-

Полуавтоматическая сварка в среде защитного газа наиболее применимая для данной конструкции. В качестве защитного газа используем углекислый газ (СО₂).

Сущность данного способа сварки электрическая дуга и расплавленный металл, защищенный от влияния кислорода и азота зона защитного газа.

Преимущества полуавтоматической сварки в среде углекислого газа:

- простота процесса сварки;

-возможность выполнения швов в различных пространственных положениях;

-механизация процесса за счет автоматической подачи сварочной проволоки в зону расплавления основного металла;

-небольшой объем шлаков, позволяющей получить швы высокого качества;

- возможность соединения металлов различных толщин;

- повышение производительности труда;

Защита сварочной ванны осуществляется углекислым газом, который в нормальных условиях представляет собой бесцветный газ с едва ощутимым запахом. Углекислый газ, предназначенный для сварки должен соответствовать ГОСТ 8050-85. Этот газ дешевле, например, чем гелий, аргон, и другие, обеспечивает хорошую защиту шва. Углекислый газ выпускается двух сортов в зависимости от чистоты.

І сорт - содержание углекислого газа не менее 99,5%

ІІ сорт - содержание углекислого газа не менее 90%.

Наиболее подходящий сорт для сварки данного изделия - І, где СО₂ не менее 99%, получается шов хорошего качества и меньше потерь на разбрызгивание.

В качестве защитного газа при сварке изделия «Кантователь» применяем углекислый газ СО₂ первого сорта, содержание чистого газа по объему не менее 99,5%.

Сварку в СО₂ обычно выполняют на постоянном токе обратной полярности плавящимся электродом. Сварочный ток и диаметр электродной проволоки выбирают в зависимости от толщины свариваемого металла и расположения шва в пространстве. Величина сварочного тока определяет глубину проплавления и производительность процесса сварки.

Одним из важных параметров режима сварки в СО₂ является высокая производительность процесса. Требования к качеству сборки и подготовки деталей под сварку в СО₂: сварочная проволока (08-2,5)мм должны соответствовать ГОСТ 14771-76.

При полуавтоматической сварке в среде защитных газов применяются сварочная проволока и защитный газ.

В зависимости от назначения применяется проволока сварочная сплошного сечения и порошковая, наплавочная сплошного сечения. По виду поверхности низкоуглеродистая и легированная проволока подразделяется на неомедненную и омедненную. Проволока может изготавливаться из стали, выплавленной электрошлаковым или вакуумно-дуговым переплавом или вакуумно-индукционных печах.

Проволока сварочная, применяемая при сварке в углекислом газе должна соответствовать ГОСТ 2246-70. Поверхность проволоки должна быть чистой и гладкой, без трещин, расслоений, ржавчины, окалины, масла и других загрязнений, не должна иметь резких перегибов во избежание заедания ее в спирали гибкого шланга держателя.

Рассмотрим характеристики сварочной проволоки Св-08Г2С ГОСТ 2246-70. Ее применяют для изготовления конструкций из низколегированных сталей с повышенными требованиями к металлу шва по ударной вязкости при отрицательной температуре.

Применяем сварочную проволоку Св-08Г2С потому что данная проволока применяется для сварки конструкции из легированной стали повышенной и высокой прочности с временным сопротивлением разрыву 690-980 МПа, сварка может производится во всех пространственных положениях. Также марганец (Мn) и кремний (Si) положительно влияют на свойства металла шва - компенсируют дополнительное окисление металла при сварке и образованию пор.