Оценка свариваемости материала изделия

Введение

Точечная сварка – это способ контактной сварки, при котором детали свариваются по отдельным ограниченным участкам касания, называемым точками.

После включения ток проходит от одного электрода к другому через металл деталей и разогревает металл больше всего в месте соприкосновения деталей. Разогрев поверхности металла под электродами при правильно проводимом процессе незначителен, так как контакт электрод - изделие имеет сравнительно небольшое сопротивление вследствие мягкости и высокой электропроводности электродного металла, а сам электрод интенсивно охлаждается проточной водой. Прохождение тока вызывает разогрев и расплавление металла в зоне сварки, создающее ядро сварной точки, имеющее чечевицеобразную форму. Диаметр ядра сварной точки в обычных случаях имеет величину 4-12 мм.

Точечная сварка представляет собой своеобразный процесс, в котором сочетается расплавление металла и получение литой структуры сварного соединения с использованием значительного осадочного давления. Давление должно быть достаточным для преодоления жесткости изделия и осуществления необходимой пластической деформации, обеспечивающей соответствующую прочность сварной точки. Необходимое давление быстро возрастает с увеличением толщины свариваемого металла. Давление осадки полностью передается электродами, имеющими небольшую рабочую поверхность, несущую значительную тепловую и электрическую нагрузку. При значительной толщине основного металла нагрузка электродов настолько велика, что срок их службы быстро сокращается. Поэтому точечная сварка применяется главным образом для металла небольшой толщины, не свыше 5-6 мм. Диаметр ядра определяет в основном прочность точки и зависит от диаметра рабочей поверхности электрода, толщины листов, давления, силы тока и времени его прохождения. При неправильно подобранном режиме сварки может не произойти достаточного плавления металла и точка получится непроваренной. Когда ядро расплавляется, прилегающая к нему по окружности зона металла находится в пластическом состоянии, плотно сжимаемая давлением электродов. Давление создает уплотняющее кольцо пластичного металла, удерживающее жидкий металл ядра. При недостаточном давлении уплотняющее кольцо не может удержать жидкий металл ядра и происходит внутренний выплеск металла в зазор между листами.

С увеличением времени прохождения тока диаметр и высота ядра рас-тут. Чрезмерное увеличение размеров ядра ослабляет его оболочку из нагретого твердого металла и происходит сильное смятие металла под электродами, ведущее к наружному выплеску жидкого металла и снижению прочности точки. После отключения тока начинается охлаждение и затвердевание расплавленного ядра точки.

Кристаллизация жидкого металла происходит от поверхности ядра к его середине. В результате ядро имеет столбчатую дендритную структуру.

При охлаждении и затвердевании объем расплавленного металла ядра уменьшается. В результате в центральной части ядра может образоваться усадочная раковина, пористость и рыхлость металла. Чем толще металл, тем больше неблагоприятное влияние усадки и тем больше вероятность образования дефектов. Наиболее надежным способом борьбы с ними является повышение рабочего давления, а также переход на циклы сварки с проковкой.

Для точечной сварки загрязнения поверхности металла в зоне сварки должны быть предварительно тщательно удалены щетками, травлением в кислотах, опескоструиванием и т. д. Сборка под точечную сварку должна как можно точнее обеспечивать плотное прилегание деталей до сварки. Наличие зазора между деталями поглощает значительную часть давления электродов на деформацию деталей до плотного соприкосновения, действительное осадочное давление на точку становится недостаточным и получается разброс прочности точек. Требования к точности сборки повышаются с увеличением толщины листов.

Точечная сварка имеет очень широкое применения – от космических аппаратов до миниатюрных полупроводниковых устройств и пленочных микросхем. Видное место занимает этот способ в автомобилестроении, судостроении, самолетостроении.

Общая часть

Описание конструкции свариваемого изделия и условий его эксплуатации

Используемый материал конструкции Сталь 12Х18Н10Т. Толщина конструкции δ=2.5 мм. Конструкция изготавливается из четырех деталей. Изделие состоит из двух листов и двух швеллеров.

Данная конструкция используется в машиностроении. Производство массовое. Конструкция испытывает динамические и статические нагрузки.

Технические условия на сборку и сварку изделия

Сборка должна обеспечивать точную установку свариваемых деталей в соответствии с чертежом, а также наилучшие условия для последующей прихватки и сварки.

Сварные швы при сварке изделия выполняются по ГОСТ 15878-79.

Основные конструктивные элементы и размеры сварных соединения выбираются и данного ГОСТ-а в соответствии с толщиной и маркой свариваемого материала.

Толщина детали õ=2,5 (мм)

Диаметр литого ядра d=8 (мм)

Величина проплавления h=0.2*õ =0,5 (мм)

Глубина вмятины g=не более 0.2*õ =0.5 (мм)

Шаг точек t=20 (мм)

Ширина нахлестки B=18 (мм)

Технико-экономическое обоснование выбора способа сварки изделия

Для сварки изделия выбрана контактная шовная сварка т.к. данный тип сварки имеет ряд преимуществ по сравнению с другими видами сварки (например РДС или механизированная сварка ), а именно:

- Шовная сварка данной детали будет более производительнее.

- Шовная сварка позволяет значительно проще механизировать и автоматизировать процессы изготовления деталей.

-Сокращается расход основных и вспомогательных материалов.

- Т.к. при сварке изделия, толщины которой в пределах свариваемого металла колеблются от 0.5 до 3 мм, наиболее рационально применять именно шовную сварку.

Техническая часть

Обоснование выбора материала изделия и типа соединения

Материал изделия – Сталь 12Х18Н10Т. Высоколегированная сталь, аустенитного класа. Данная сталь имеет среднюю свариваемость. Средне углеродистая сталь чувствительна к термическому циклу и требует выбора режима нагрева и охлаждения элементов сварного соединения. Тип соединения- нахлесточное, с рядным расположение точек. Основная трудность при сварке – повышенная склонность к образованию кристаллизационных трещин и возможная потеря коррозионных свойств сварных швов

Оценка свариваемости материала изделия

Химический состав стали в таблице 1.

Сталь 12Х18Н10Т – аустенитная сталь. Аустенитные стали наиболее многочисленная группа высоколегированных сталей. Они, как правило, легируются Cr>16% и Ni>7%,что придает им коррозионную стойкость, жаропрочность. Прочность сталей на уровне низколегированных конструкционных сталей (σв=500-600 МПа).

Основные трудность при сварке – повышенная склонность к образованию кристаллизационных трещин и возможная потеря коррозионных свойств сварными швами.

Повышенная склонность к образованию кристаллизационных трещин, которая происходит в первую очередь из-за однофазной структуры шва, которая способствует беспрепятственному росту кристаллов и снижению пластичности, увеличенной литейной усадкой расплавленного металла шва, а также значительными растягивающими напряжениями, которые связаны с неравномерным нагревом металла, вызванным пониженной теплопроводностью стали.

Таблица 1.1 - Химический состав стали 12Х18Н10Т

Пара- метр	Удельное электросопротивление при 20о·С , мкОм·см	Теплопроводность при20оС Вт/мм·с·град, λ	ТемпературопроводностЬ при 20оС а, мм2 /с	Теплоемкость при 20оС, с, Дж/г·град	Температура плавления Тпл, оС
Значение		0,023	5.4	0,5

Таблица 1.2 –Теплофизические свойства стали 12Х18Н10Т

Механические свойства стали приведены в таблице 1.3

Таблица 1.3 – Механические свойства стали 12Х18Н10Т

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: