Техніка зварювання

 

 

До матеріалів, з яких виготовляють кисневу фурму, пред’являють вимоги високих механічних властивостей, технологічності в обробці та невисокої вартості. Конструкційні сталі повинні мати високі міцність і пластичність, пружність, добре оброблятися ударним навантаженням, зносу, втомленості, крихкому руйнуванні.

Всі деталі фурми працюють в тяжких умовах експлуатації, створених зростанням динамічних і циклічних навантажень, складним напруженим станом, широким діапазоном температур робочих середовищ, вони відрізняються різноманітністю форм і розмірів. Таким чином, всі елементи конструкції повинні забезпечувати високу конструкційну міцність. Підвищення конструкційної міцності досягають в сукупності металургійних, конструкторських і технологічних заходів.

Для виготовлення кисневої фурми використовують матеріали: сталі Ст. 10, Ст. 20, сталь Ст. 3сп2 і мідь М1.

 

  

  

Відповідно до ГОСТ 1050-74 якісні сталі постачають без термічної обробки. Механічні властивості гарантуються після нормалізації. Сталі містять підвищену кількість залишок.

Сталь 10 – маломіцна, високо пластична, добре зварюється, піддається холодному деформуванню.

Сталь 20 – цементуємо, призначена для деталей невеликого розміру, від яких вимагається тверда, зносостійка поверхня, в’язка свердловина. Свердловина, внаслідок низької прогартованості, зміцнюється слабо. Умови роботи – від -40ºС до +425ºС, відповідають умовам експлуатації виробу.

Сталь Ст. 3 – вуглецева сталь звичайної якості, містить підвищену кількість шкідливих залишок (сірки і фосфору), а також газонасиченість і забрудненість неметалевими залишками.

Мідь марки М1 отримують після електролітичного рафінування. В міді присутні домішки (супутні) при отриманні з руди. Мідь має високу пластичність як в холодному так і в гарячому стані. Складність під час зварювання спричиняє низькаt плавлення міді – 1083ºС.

Слід додати, що

щільність міді D= 8, 9 · 103 кг/м3,

міцність – σв = 23 · 107 Па,

твердість – Hв = 45 · 107 Па,

відносне видовження – 50%,

скорочення при нагріванні – 75%.

Таким чином, через невисокі міцні сні характеристики мідь, як конструкційний матеріал має обмежене використання.

 

Обґрунтування та вибір зварювальних матеріалів виконується на основі літературних джерел та у відповідності до стандартів.

Згідно технологічної інструкції при зварюванні кисневих фурм користуються електродами:

 

 

Для дуже відповідальних зварних конструкцій використовують електроди з фтористо-кальцієвим і фтористо-кальцієворутиловим покриттям, типу Э50А мари АНО-11, забезпечуючи збільшені пластичні властивості та стійкість металу ва проти кристалізаційних тріщин. Зварювання можна виконувати постійним струмом зворотної полярності, змінним струмом від трансформатора з напругою 50 В та крім того, при наявності іржі на кромках або існування вологи в покритті, знижується стійкість проти появи у металі шва пор. Основні відомості про електроди для зварювання сталей, що широко застосовуються, приведені у таблицях 2. 3. 1 та 2. 3. 2. Електроди забезпечують якісне формування зворотного валика кореневого шва з плавним переходом до основного металу.

 

 

 

 

 

Перед зварюванням електроди слід прокалити при температурі 300-350ºС на протязі 1 години.

При зварюванні міді на міцність і цільність, згідно технологічним рекомендаціям, обираємо дріт марки МНЖКТ-5-1-0, 2-0, 2 (ГОСТ 16130-85). В якості захисного газу рекомендується газ аргон марки «А».

Фізичні властивості газу при стандартних умовах

(20ºС та 1013 гПа)

 

 

 

Аргон (ГОСТ 10157-79) безбарвний газ, забезпечує високу якість захисту і сприятливі умови для формування шва. Рекомендується суміш аргону з киснем і вуглекислим газом.

 

 

Технологія зварювання вибирається залежно від основного показника зварюваності. Зварюваність металів і сплавів залежить від вмісту легованих домішок, структури, вмісту вуглецю.

Із збільшенням вмісту вуглецю підвищується чутливість до прогартованості, утворення холодних і гарячих тріщин. Погіршується рівноміцність зварного з’єднання. В залежності від основного показника зварюваності сталі поділяються на чотири групи: добре, задовільно, обмежено і погано зварювані. Класифікація сталей, яка наведена в таблиці, виконана на основі експериментальних даних. Відповідно до табл. 2. 4. 1 сталі 10, 20, Ст.. 3 відносяться до групи добре зварюваних сталей. Такі сталі зварюють без утворення гартівних структур, тріщин в широкому діапазоні режимів, товщини і конструктивних форм. Технологія зварювання таких сталей обирається з умови дотримання комплексу вимог, які забезпечують відсутність дефектів в основному металі. Забезпечення рівноміцності при дуговому зварюванні не викликає перешкод. Рівноміцність досягається шляхом збільшення швидкості охолодження і легування марганцем і кремнієм через зварювальні матеріали.

Орієнтованим кількісним показником зварюваності сталі відомого хімічного складу є еквівалентний вміст вуглецю, який визначається за формулою

де вміст вуглецю та легуючих елементів