Особенности сварки углеродистых сталей.

Дуговая сварка низкоуглеродистых сталей не создает проблем технологического характера. Эти стали, содержание углерода в которых не превышает 0,2%, хорошо свариваются независимо от толщины свариваемых элементов, температуры окружающего воздуха, жесткости конструкции в широком диапазоне режимов сварки.

Вместе с тем при выборе сварочных материалов (электродов, проволок, флюсов) учитывают назначение сварного изделия, степень его ответственности. В частности, при ручной сварке электроды типа Э38 применяют для сварки неответственных изделий, а электроды типов Э42 и Э42А - при изготовлении ответственных и особо ответственных изделий. С этой же целью (повышение прочности наплавленного металла и сварных соединений) при сварке изделий из толстых листов (10 мм и более) в неудобных для сварщика положениях, в монтажных условиях, на строительстве применяют электроды типов Э46 и Э46А.

В среднеуглеродистых сталях содержание углерода находится в пределах 0,2 … 0,45%. Эти стали чувствительны к концентрации напряжений, склонны к образованию трещин в угловых швах, в изделиях с большой жесткостью, в первых многослойных швах, при неправильно выбранном тепловом режиме сварки и т. д. В связи с этими особенностями возникает необходимость в дополнительном подогреве среднеуглеродистых сталей при сварке (для листов толщиной до 15 мм достаточна температура подогрева 100 °С, для листов большей толщины - 200°С), в применении электродов, обеспечивающих высокую стойкость металла шва против образования трещин и высокие механические свойства.

В высокоуглеродистой стали содержание углерода составляет 0,46 … 0,7%. Эти стали не применяют всварных конструкциях. Необходимость применения сварки обычно возникает при ремонте и наплавке литых деталей из этого материала. В таких случаях применяют предварительный и сопутствующий подогрев деталей и термическую обработку после сварки.

Процесс сварки металлов не ограничивается расплавлением электрода и оплавлением свариваемых кромок изделия. При сварке также нагревается прилегающая к сварному шву часть свариваемого металла.

Нагрев и охлаждение свариваемого металла вызывают в нем различные превращения, что может проявляться в изменении механических свойств металла (прочности, пластичности и т. п.). При сварке углеродистых сталей эти изменения несущественны. Большое значение эти изменения приобретают при сварке легированных сталей.

Технология сварки легированных сталей должна предусматривать режимы сварки, сварочные материалы и технологические приемы, обеспечивающие получение сварных соединений с заданными свойствами.

Особенности сварки легированных сталей.

Содержание легирующих элементов в низколегированных незакаливающихся сталях не превышают 2,5%, а содержание углерода не превышает 0,22%. В зависимости от легирующих элементов низколегированныестали подразделяют на марганцовистые (09Г2, 14Г2), кремнемарганцовистые (09Г2С, 10Г2С1, 17ГС и др.), хромокремнемарганцовистые (14ХГС и др.), марганцовоазотнованадиевые (14Г2АФ, 18Г2АФпс и др.).

Низколегированные конструкционные незакаливающиеся стали применяют для изготовления сварных судов, корпусов пассажирских вагонов, в гидротехническом строительстве, производстве труб и т. д.

Сварку низколегированных сталей можно выполнять автоматически и полуавтоматически под флюсом, ручным способом, плавящимися электродами.

Ручную сварку таких сталей можно выполнять электродами типов Э42А, Э46А, Э50А. Они обеспечивают временное сопротивление наплавленного металла не ниже, чем у основного металла.

При сварке сталей под флюсом применяют кислые и марганцовистые флюсы ОСЦ-45 и АН-348 и сварочную проволоку Св-08ГА и Св-10Г2.

Режимы сварки незакаливающихся низколегированных конструкционных сталей не отличаются от режимов применяемых при сварке обычных углеродистых сталей.

Ручную сварку элементов значительной толщины выполняют короткими участками каскадным методом.

В сварных конструкциях среди других закаливающихся сталей довольно часто применяют хромистую сталь 40Х, хромомолибденовую сталь ЗОХМА, хромомарганцовистые стали марок 20ХГСА, ЗОХГСА и др.

Ручную сварку этих сталей можно выполнять электродами с покрытием УОНИ-13. При этом, если необходимо, чтобы состав металла сварного шва не отличался от состава основного металла, в качестве стержня выбирают проволоку, содержащую элементы стали основного металла.

Закаливающиеся стали при сварке подкаливаются в околошовной зоне, что может сопровождаться образованием трещин. Поэтому при сварке этих сталей их предварительно подогревают.

Сталь хромансиль в отдельных случаях сваривают с помощью специальных аустенитных электродов.

Хромистые стали используют в сварных изделиях, к которым предъявляются требования высокой прочности и хорошей сопротивляемости коррозии. Если необходимо получить однородные свойства металла шва и околошовной зоны, то стержень электрода (или сварочную проволоку при сварке в среде защитного газа) применяют такого же состава, что и основной металл. После сварки изделия термически обрабатывают (закалка и отпуск).

Если допустима разница в прочности металла шва и околошовной зоны, а основным требованием является антикоррозионная стойкость металла шва, сварку выполняют аустенитными электродами (проволокой) различных марок. После сварки термическая обработка в таких случаях ограничивается высоким отпуском.

Сварку изделий из стали ЗОХГСА в закаленном состоянии выполняют в тех случаях, когда термическая обработка изделия после сварки затруднительна. Прочность таких сварных соединений составляет 85 … 100% прочности основного металла.

Тонколистовую сталь (1,5 … 3 мм) сваривают автома­тически в закаленном состоянии электродной проволокой 20ХМА диаметром 1,5 … 3 мм под флюсом АН-348А намедной или стальной подкладке.

При сварке сосудов внутреннюю поверхность предохраняют от образования окалины поддувом аргона. Сварку выполняют постоянным током при обратной полярности.

Низкоуглеродистые высоколегированные хромоникелевые стали сваривают в среде защитных газов, автоматически под флюсом и ручной дуговой сваркой электродами с покрытием.

При сварке этих сталей применяют сварочную проволоку или стержень электрода с покрытием, по своему составу приближающийся к химическому составу основного металла, но с меньшим содержанием углерода.

Вычертите кинематическую схему главного движения вертикально-сверлильного станка. Определите по ней минимальную частоту вращения шпинделя. Инструмент, применяемый при сверлении и зенкировании.

Кинематическая схема станка приведена на рис. 1.

Шпиндель станка получает главное движение от электродвигателя (N = 4 кВт, n =1440 об./мин.) и поступает через муфту М1 на входной вал I коробки скоростей, которая включает один тройной и два двойных подвижных блока, а также неподвижные одиночные шестерни.

 Движение с вала I на вал II передаётся с помощью передачи 30/45. Движение с вала II передаётся на вал III с помощью подвижного блока, расположенного на валу II. При положении блока в верхнем положении (как показано на рисун- ке) включается передача 25/35, при положении блока в нейтральном положении – передача 30/30, при положении блока в нижнем положении – передача 35/25.

 С вала III на вал IV движение передаётся с помощью подвижного блока на IV валу. При верхнем положении блока (как показано на рисунке) включается передача 35/35, при нижнем положении – передача 15/42.

 С вала IV движение передаётся на вал V передачей 25/50.

С V вала на VI вал движение передаётся с помощью двойного блока на V валу. При нижнем положении блока (как показано на рисунке) включается передача 15/60, при верхнем положении – передача 50/25.

 Таким образом, шпиндель станка получает 12 значений частот вращения.

Кинематическая схема станка приведена на рис. 1.

308.