Oglekļa ekvivalents. Oglekļa ekvivalents un tēraudu metināmība Aprēķināt ekvivalento oglekļa saturu tēraudā 70 30xgsa

Valūtas ekvivalents Papildus visiem iepriekš minētajiem dārgakmeņiem, tostarp safīram, ir liela nozīme kā valūtas ekvivalentam. Tas ir tāpēc, ka tiem bieži ir liela vērtība. Tomēr, kā rāda pieredze, to vērtība saglabājas

Kas ir oglekļa cikls?

Metināmība

Tērauda metināmība:

Konstrukcijas kvalitātes tērauds 30 G

Rīsi. 11. Iespiešanās forma

Rīsi. 12. Strukturālās sastāvdaļas

Rīsi. 15. Izturība pret plaisām

Secinājums

Ņemot vērā trīs metināmības aprēķinus 30G tēraudam, kas darbojas vienādos apstākļos pēc katras metināšanas metodes. Varam secināt, ka šim tēraudam vislabākā metināšanas metode ir metināšana aizsarggāzes vidē (CO 2) ar pēcmetināšanas karsēšanu 400 0 C 2 stundas Ar šo metināšanu iegūstam labāko metinātā metāla struktūru, metināšana spriegums, un mazākā plaisu veidošanās iespējamība

Secinājums

Šajā kursa projektā tika aplūkota netieša metode metāla metināmības novērtēšanai, izmantojot programmu “Leģēto tēraudu metināmība”. Tika arī secināts, ka 30G tēraudam labākā metināšanas metode ir metināšana aizsarggāzes vidē (CO 2).

Īstenošanā izmantotās literatūras saraksts

Kursa projekts

1. Metināšanas procesu teorija: mācību grāmata universitātēm, kas specializējas “Metināšanas ražošanas iekārtas un tehnoloģija” / V.N. Volčenko, V.M. Jampoļskis, V.A. Vinokurovs un citi; Rediģēja V.V. Frolova. M.: Augstskola, 1988. 559 lpp.

2. Metināšana mašīnbūvē: Rokasgrāmata. 4 sējumos. / Redakciju kolēģija: G.A. Nikolajevs (iepriekšējais) un citi M: Mašīnbūve, 1978-79.

3. Tērauda un sakausējumu zīmols / /V.G. Sorokins, A.V. Volosņikova, S.A. Vjatkins un citi; B.G. vispārējā redakcijā. Sorokina. M.: Mašīnbūve, 1989. 640 lpp.

Metināmība

Metināmība ir metālu īpašība vai īpašību kombinācija, lai ar noteikto metināšanas tehnoloģiju izveidotu pastāvīgu savienojumu, kas atbilst izstrādājuma konstrukcijas un ekspluatācijas noteiktajām prasībām.

Ir fizikālā un tehnoloģiskā metināmība.

Fiziskā metināmība ir materiālu īpašība radīt monolītu savienojumu ar ķīmisku saiti. Šāda metināmība ir gandrīz visiem tehniskajiem sakausējumiem un tīriem metāliem, kā arī vairākām metālu un nemetālu kombinācijām.

Tehnoloģiskā metināmība ir metāla tehnoloģiskais raksturlielums, kas nosaka tā reakciju uz metināšanas ietekmi un spēju veidot metināto savienojumu ar noteiktām ekspluatācijas īpašībām.

Metāla metināmība ir atkarīga no tā ķīmiskajām un fizikālajām īpašībām, kristāliskā režģa, sakausējuma pakāpes, piemaisījumu klātbūtnes un citiem faktoriem.

Nosaucam galvenos metālu un to sakausējumu metināmības rādītājus:

Oksidēšanās metināšanas karsēšanas laikā atkarībā no metāla ķīmiskās aktivitātes;

Jutība pret metināšanas termisko ietekmi, ko raksturo metāla graudu augšanas tendence, strukturālās un fāzes izmaiņas metinātajā un siltuma ietekmētajā zonā, izturības un plastisko īpašību izmaiņas;

Izturība pret karstu plaisāšanu;

Izturība pret aukstu plaisāšanu metināšanas laikā;

Jutība pret poru veidošanos;

Metinātā savienojuma īpašību atbilstība noteiktajām ekspluatācijas prasībām.

Papildus uzskaitītajiem galvenajiem metināmības rādītājiem ir arī rādītāji, no kuriem ir atkarīga metināto savienojumu kvalitāte. Tie ietver metināto šuvju veidošanās kvalitāti, iekšējo spriegumu lielumu, deformāciju un metināmo materiālu un izstrādājumu deformācijas lielumu.

Metāla oksidēšanu metināšanas laikā nosaka metināmā materiāla ķīmiskās īpašības. Jo metāls ir ķīmiski aktīvāks, jo lielāka ir tā oksidēšanās tendence un augstākai aizsardzības kvalitātei metināšanas laikā. Tas ir īpaši skaidri redzams dzelzs-oglekļa sakausējumu piemērā. Kā zināms, tērauds galvenokārt sastāv no dzelzs ar pastāvīgu oglekļa piejaukumu.

Tērauda metināmību parasti novērtē pēc šādiem rādītājiem:

Metinātā metāla tendence veidot karstas un aukstas plaisas;

Tendence mainīt struktūru siltuma ietekmes zonā un veidot cietējošas struktūras;

Metināšanas savienojuma fizikālās un mehāniskās īpašības;

Metinātā savienojuma īpašo īpašību atbilstība tehniskajiem nosacījumiem.

Metināšanas tehnoloģija (metināšanas veids, metināšanas materiāli, metināšanas tehnika) tiek izvēlēta atkarībā no galvenā metināmības rādītāja (vai vairāku rādītāju kombinācijas) katram konkrētajam materiālam.

Pamatojoties uz oglekļa saturu, tēraudus iedala: ar zemu oglekļa saturu (līdz 0,25% C); vidējs ogleklis (0,25-0,4% C); augsts oglekļa saturs (0,46-0,9% C). Tēraudi ar zemu oglekļa saturu, ko plaši izmanto ēku konstrukcijām, ir labi metināti. Vidēja oglekļa tērauda metināšana ir iespējama, izmantojot īpašu tehnoloģiju, kas parasti ietver priekšsildīšanu un sekojošu termisko apstrādi, novēršot savienojuma sacietēšanu.Tēraudu ar augstu oglekļa saturu manuālā loka metināšana nav ieteicama. Tas ir iespējams tikai tad, ja tiek ievērota tehnoloģija, kas tomēr ne vienmēr nodrošina savienojumu, kas ir vienāds ar parastā metāla izturību.

Papildus ogleklim tērauds un metinātā šuve satur Mn un Si, kas deoksidācijas procesā nonāk metālā. Lai palielinātu stiprības raksturlielumus un iegūtu īpašas tērauda īpašības (noturība pret koroziju, karstumizturība utt.), tiek izmantota metāla sakausēšana ar dažādiem noderīgiem elementiem, kas, uzlabojot tā īpašības, vienlaikus pasliktina tā metināmību. Leģētos tēraudus atkarībā no leģējošo elementu satura iedala: mazleģētā (ne vairāk kā 2,5%); leģēti (2,5-10%) un ļoti leģēti (vairāk nekā 10%). Tērauda metināmību var aptuveni noteikt pēc sakausējuma elementu skaita, kas līdzvērtīgs ogleklim, izmantojot formulu:

Ce = C+Mn/6+Si/24+Cr/5+Ni/10+Mo/4+V/5+Cu/13+P/2,

kur Se ir oglekļa ekvivalents, %;

C, Mn, Si uc – šo elementu saturs tēraudā, %.

Tērauda 30G metināmība – tas ir strukturālais leģētais tērauds. Šis tērauda veids tiek izmantots uzlabojamām detaļām, kurām nepieciešama maza izturība: stieņi, asis, cilindri, diski, bultskrūves, uzgriežņi, skrūves un citi. 30G tipa strukturālie leģētie tēraudi tiek piegādāti velmētu izstrādājumu veidā saskaņā ar GOST 4543-71, GOST 2591-88, GOST 2879-88. Zīmoga sākumā ir divciparu skaitlis, kas norāda oglekļa saturu procenta simtdaļās. Leģējošie elementi ir uzskaitīti zemāk. Skaitlis aiz elementa simbola parāda tā saturu procentos. Ja cipars neparādās, tad elementa saturs nepārsniedz 1,5%. Lai apzīmētu augstas kvalitātes leģētos tēraudus, markas beigās ir norādīts simbols A. Piemēram, tērauds 30G (0,30%). Tam ir augsta izturība (σ in = 640...780 MPa, σ 0,2 = 440...540 MPa) un salīdzinoši zema elastība (δ = 6...20%, ψ = 45%). Var lietot -80 o C temperatūrā (sienu biezums ne vairāk kā 100 mm).

30G tērauds ir ierobežotā mērā metināms. Metināšanas metodes RDS, ADS iegremdētā loka un gāzes vairogs, ESW. Mēs iesakām karsēt un pēc tam termiski apstrādāt. CTS bez ierobežojumiem.

Tērauda metināmība:

Konstrukcijas kvalitātes tērauds 30 G ierobežota metināšana. Palielinoties oglekļa saturam tēraudā, karstuma ietekmētā zona un metinātā šuve ir sacietējusi, palielinās cietība, un metinātie savienojumi kļūst trauslāki un pakļauti plaisāšanai.

Apmierinošiem tēraudiem oglekļa saturs ir no 0,25 līdz 0,35%. Tie ir mazāk pakļauti plaisāšanai, un ar pareiziem metināšanas apstākļiem tiek iegūta augstas kvalitātes šuve. Lai uzlabotu metināšanas kvalitāti, bieži tiek izmantota apkure.

Metināmības aprēķināšanas metodes

4. Epifanov, G. I. Cietvielu fizika: mācību grāmata. rokasgrāmata universitātēm. - M.: Augstskola, 1965. - 276 lpp.

5. Aleshin, N. P. Ultraskaņas defektu noteikšana: atsauces grāmata. pabalsts / N. P. Alešins, V. G. Lupačovs. - Mn. : Augstskola, 1987. - 271 lpp.

6. Ermolovs, I. N. Ultraskaņas testēšanas teorija un prakse / I. N. Ermolovs. - M.: Mašīnbūve, 1981. - 240 lpp.

LOMOVA Olga Staņislavovna, tehnisko zinātņu kandidāte, asociētā profesore (Krievija), Naftas ķīmijas tehnoloģiju un iekārtu katedras asociētā profesore.

Adrese sarakstei: 190567@ mail.ru MORGUNOV Anatolijs Pavlovičs, tehnisko zinātņu doktors, profesors (Krievija), Mašīnbūves tehnoloģiju katedras vadītājs.

Adrese korespondencei: 644050, Omska, Mira Ave., 11, TM nodaļa.

Raksts redaktorā saņemts 2015. gada 25. februārī © O. S. Lomova, A. P. Morgunov

UDK 621.791.011+669.14.018

B. E. LOPAJEV R. R. KHISMATULINS I. I. KAGARMANOVS A. M. USTJANS

Omskas Valsts tehniskā universitāte

DAŽĀDU KLASES TĒRAUDA METINAMĪBAS NOVĒRTĒJUMS AR ĶĪMISKĀ OGLEKĻA EKVIVALENTA METODI_

Pamatojoties uz oglekļa ķīmiskā ekvivalenta aprēķinu, tika novērtēta oglekļa un leģēto tēraudu jutība pret aukstu plaisu veidošanos, kas saistīta ar jēdzienu “materiālu metināmība”.

Atslēgas vārdi: oglekļa ķīmiskais ekvivalents, metināmība, aukstās plaisas, martensīts, lokālā koncentrācija, inkubācijas periods.

Materiālu spēju veidot metināto savienojumu nosaka metināmības testi.

Metināmība (savienojamība) ir materiāla īpašība veidot pastāvīgu savienojumu ar nepieciešamās kvalitātes un savienojuma fizikālo, mehānisko un funkcionālo īpašību līmeni gan tā ražošanas, gan izstrādājuma ekspluatācijas laikā.

Galvenās iezīmes, kas raksturo tēraudu metināmību, ir tendence veidot dažāda veida plaisas un metinātā savienojuma mehāniskās īpašības.

Pēc metināmības tēraudus iedala četrās grupās: pirmā - labi metinātie; otrais - apmierinoši metināts; trešais - ierobežota metināšana; ceturtais - slikti metināmi tēraudi.

Pirmajā grupā ietilpst tēraudi, kurus var metināt, izmantojot parasto tehnoloģiju, t.i. bez karsēšanas pirms metināšanas un metināšanas laikā un bez turpmākas termiskās apstrādes. Tomēr nav izslēgta termiskās apstrādes izmantošana, lai mazinātu iekšējos spriegumus.

Otrajā grupā ietilpst tēraudi, kas, metinot parastos ražošanas apstākļos, nerada plaisas. Šajā grupā ietilpst arī tēraudi, kuriem nepieciešama iepriekšēja uzsildīšana, kā arī iepriekšēja un turpmāka termiskā apstrāde, lai novērstu plaisu veidošanos.

Trešajā grupā ietilpst tēraudi, kuriem normālos metināšanas apstākļos ir tendence uz plaisām. Metinot tos iepriekš termiski apstrādā un karsē. Turklāt lielākā daļa šīs grupas tēraudu pēc metināšanas tiek termiski apstrādāti.

Ceturtajā grupā ietilpst tēraudi, kurus ir visgrūtāk metināt un kuriem ir tendence uz plaisāšanu. Šie tēraudi ir metināmi ierobežotā apjomā, tāpēc metināšana tiek veikta ar obligātu iepriekšēju termisko apstrādi, ar karsēšanu metināšanas procesā un pēc tam termisko apstrādi.

Metinot oglekļa un leģētos tēraudus, metināmību nosaka ar aukstās plaisāšanas testiem.

Ir zināms, ka karstuma skartās zonas metālā rodas aukstās plaisas trīs apstākļu klātbūtnē: veidojas cietējošas mikrostruktūras (martensīts); difūzijas ūdeņraža un stiepes spriegumu klātbūtne.

Lai novērtētu metāla tendenci veidot aukstas plaisas, tiek izmantots oglekļa ķīmiskā ekvivalenta jēdziens. Matemātiskā pieeja oglekļa ķīmiskā ekvivalenta aprakstīšanai tika balstīta uz pieņēmumu, ka metināmību var noteikt ar indikatoru, kas nosaka, kāds minimālais kritiskais dzesēšanas laiks nepieciešams, lai metinātajā metālā veidotos 100% martensīts. Jo mazāk sagatavošanās

pētāmo tēraudu ķīmiskais sastāvs, %

Tērauda klase S B! MP Nr.Cg Mo Si

Zems oglekļa saturs

Tērauds St 3 sp 0,14-0,22 0,12-0,30 0,40-0,65 0,30 0,30-0,25

Tērauds 20 0,17-0,24 0,17-0,37 0,35-0,65 0,30<0,30 - 0,25

Tērauds 20g 0,17-0,24 0,17-0,37 0,70-1,00 0,25<0,25 - -

Tērauds 15 0,12-0,19 0,17-0,37 0,35-0,65 0,30 0,30-0,30

Vidēja oglekļa

Tērauds St 4 sp 0,18-0,27 0,12-0,30 0,40-0,70 - - - -

Tērauds St 5 sp 0,28-0,37 0,15-0,35 0,50-0,80 - - - -

Tērauds 25 0,22-0,30 0,17-0,37 0,50-0,80 -<0,25 - -

Tērauds 40 0,37-0,45 0,17-0,37 0,50-0,81 -<0,25 - -

Zems sakausējums

15HSND 0,12-0,18 0,40-0,70 0,40-0,70 0,3-0,6 0,6-0,9 - 0,20-0,4

10G2S1 0,12 £ 0,90–1,20 1,30–1,65 0,30 £ 0,30–0,30

20ХМ 0,15-0,25 0,17-0,37 0,40-0,70 - 0,8-1,1 0,40-0,60 -

10G2B 0,12 £ 0,17–0,37 1,20–1,60 0,30 £ 0,30–0,30

17GS 0,14–0,20 0,40–0,60 1,0–1,40 0,30 £ 0,30–0,30

16G2AF 0,12-0,18 0,17-0,37 1,30-1,70 - - - -

Vidēji leģēts

12Х5МА 0,15 0,6 0,5 - 4,0-6,0 0,5-0,6 -

20Х2МА 0,18-0,24 0,17-0,37 0,30-0,70 0,3-0,7 2,1-2,4 0,25-0,35 -

30HN2MFA 0,26-0,33 0,17-0,37 0,30-0,60 2,0-2,5 0,6-0,9 0,20-0,30 -

06NZ 0,04-0,08 0,3 0,5 3,0-4,0 - - -

20KhGSA 0,17-0,23 0,90-1,20 0,80-1,10 - 0,8-1,1 -

30KhGSNA 0,27-0,34 0,90-1,20 1,00-1,30 1,4-1,8 0,9-1,2 - -

100% martensīta struktūras veidošanai nepieciešams ievērojams laiks (t.i., jo augstāks ir kritiskais dzesēšanas ātrums), jo labāka ir metināmība un augstāka izturība pret aukstuma plaisāšanu. Tas norāda, ka sagatavošanas procesiem, kas saistīti ar auksto plaisu veidošanos, ir difūzijas raksturs un tie ir tieši saistīti ar ūdeņraža pārdali metinātajā metālā. Īsa inkubācijas perioda (1 - 10 s) gadījumā martensīta veidošanai ūdeņradis ātri fiksējas metinātajā metālā, bet tā lokālā koncentrācija nav pietiekama, lai ierosinātu aukstu plaisu veidošanos. Ilga martensīta veidošanās inkubācijas perioda gadījumā (1000 - 2000 s) laiks ir pilnīgi pietiekams metinātā metāla trauslumam ūdeņraža iedarbības rezultātā. Ar īsu inkubācijas periodu, bet sekojošu ilgstošu iedarbību ir iespējama pakāpeniska ūdeņraža pārdale, kas izraisa aizkavētas iznīcināšanas efektu.

Oglekļa ķīmiskā ekvivalenta vienādojums ir:

CE m = C+--+--Mn+-No +

Cr+--Mo+-Cu,

kur C, Mn utt. elementi, %.

ķīmiskā koncentrācija

HAZ metāla cietības novērtējums tiek aprēķināts, izmantojot vienādojumu:

1n(Mm) = A CEM + B,

AM - kritiskais dzesēšanas laiks no temperatūras no 800 līdz 500 °C, s.

Pie CEM no 0,2 līdz 0,45%, tēraudam ir laba metināmība; plkst

SE m = 0,46 - 0,576% - apmierinoši; pie CE m = 0,577-0,782% - ierobežots un pie CE m = 0,783-1,0% - slikta metināmība.

Šī darba mērķis ir noteikt dažu zema un vidēja oglekļa satura, zema un vidēji leģēta tēraudu metināmību pēc oglekļa ķīmiskā ekvivalenta, kuru ķīmiskais sastāvs ir norādīts tabulā. 1.

CEm un In(A^) aprēķini ir doti zemāk, un In(A^) grafiskā atkarība no CEm ir parādīta attēlā. 1-4.

CM un In(A^) aprēķins, izmantojot vienādojumus (1) un (2)

Zema oglekļa satura tēraudi

Tērauda Sv. 3 sp _ _ 0,12 0,40 0,30 0,30 0,25

38 6,0 12 1,8 9,1 1p (Ay = 11,26-0,427-3,51 = 1,29

labi metinātiem tēraudiem: Art. 3 bd, 20, 20 G, 15, St. 4 bd, 25, 06N3

Rīsi. 2. SEM ietekme uz 1p (Ay apmierinoši metināmiem tēraudiem: St. 5 sp, 15HSND, 10G2S1, 10G2B, 17GS, 16G2AF

Rīsi. 3. CEM ietekme uz 1p(A(m) ierobežotas metināmības tēraudiem: 40, 20ХГСА

se m = 0,17+017+035+030+025+025=0,422, %;

M 38 6,0 12 1,8 9,1

1p(Dn = 11,26,0,42-3,51 = 1,24

SE m = 0,17+0I+035+030+025+025=0,422, %;

M 38 6,0 12 1,8 9,1

1p(Dn = 11,26,0,442 -3,51 = 1,46

^ 0,17 0,35 0,30 0,30 0,30 p lpg 0.

CEM = 0,12+--+--+--+--+--=0,406, %; M 38 6,0 12 1,8 9,1

1p(Dn = 11.26.0.406 -3.51 = 1.06

Visiem iepriekš minētajiem zema oglekļa satura tēraudiem ir oglekļa CEM ķīmiskais ekvivalents<0,45, поэтому они относятся к хорошо сваривающимся сталям.

Rīsi. 4. CEM ietekme uz 1p(A(m) slikti metināmiem tēraudiem: 20KhM, 12Kh5MA, 20Kh2MA, 30KhN2MFA, 30KhGSNA

Vidēja oglekļa tēraudi Tērauds St. 4 bd

SE m =0,27+030+070=0,394, %; M 38 6,0

1p(DM) = 11.26.0.394 -3.51 = 0.92

Tēraudu metināmības novērtējums

Tērauda marka CEM, % 1p(LGm) LGm, s Metināmība

Zems oglekļa saturs

Tērauds St 3 sp 0,427 1,29 3,661 labs

Tērauds 20 0,422 1,24 3,459 labs

Tērauds 20g 0,442 1,46 4,331 labs

Tērauds 15 0,406 1,06 2,889 labs

Vidēja oglekļa

Tērauds St 4 sp 0,394 0,92 2,524 labs

Tērauds St 5 sp 0,492 2,02 7,606 apmierinošs

Tērauds 25 0,429 1,32 3,743 labs

Tērauds 40 0,626 3,53 34,398 ierobežots

Zems sakausējums

15HSND 0,575 2,96 19,375 apmierinoši

10G2S1 0,564 2,84 17,115 apmierinoši

20ХМ 0,869 6,27 531,126 slikti

10G2B 0,529 2,44 11,542 apmierinoši

17GS 0,541 2,58 13,210 apmierinoši

16G2AF 0,464 1,71 5,551 apmierinošs

Vidēji leģēts

12Х5МА 3,842 39,75 1,833 1017 slikts

20Х2МА 1,534 11,98 160011,345 slikts

30ХН2МФА 0,899 6,61 743,969 slikts

06NZ 0,402 1,01 2,762 labs

20ХГСА 0,771 5,17 176,09 ierobežots

30KhGSNA 1,076 8,42 4536,90 slikti

Tērauda Sv. 5 bd

CEM = 0,35 + 035 + 080 = 0,492, %; m 38 6,0

1p(LM) = 11,26-0,492 -3,51 = 2,02

Tērauds 10G2S1

™ Psh 0,9 1,3 0,30 0,30 0,30%

CEM = 0,10+--+--+--+--=0,564, % m 38 6,0 12 1,8 9,1

1p(LM) = 11,26-0,564 -3,51 = 2,84

SE m = 0,22 +

Tērauds 25 0,17 0,50 0,22

1p (Lu = 11,26-0,429 -3,51 = 1,32

Tērauds 20ХМ

P10 0,17 0,40 0,8 0,40 p ogp 0. SEm = 0,18+--+--+--+--=0,869, %; m 38 6,0 1,8 2,3

1p (Lu = 11,26-0,869 -3,51 = 6,27

0,17 0,50 0,25 --+-+-

1p (Lu = 11,26-0,626 -3,51 = 3,53

Tēraudam Art. 4 un 25 ķīmiskais ekvivalents oglekļa CEM<0,45 %, и они относятся к хорошо сваривающимся сталям. У стали 40 СЕм = 0,626 %, поэтому ее можно отнести к ограниченно сваривающимся, сталь Сп. 5 СЕм = 0,492 %, поэтому она относится удовлетворительно сваривающимся сталям.

Mazleģētie tēraudi

SE m = 0,12 +

Tērauds 15HSND 0,40 0,40 0,30 0,60 0,20

38 6,0 12 1,8 9,1 1p (Lu = 11,26-0,57 -3,51 = 2,96

Tērauds 10G2B

0,17 1,2 0,30 0,30 0,30 „ 10 +--+--+--+--=0 38 6,0 12 1,8 9,1

1p (Lu = 11,26-0,529-3,51 = 2,44

Tērauds 17GS 0,40 1,0 0,30 0,30 0,30

-+-■+--+--+--=0,541, %

38 6,0 12 1,8 9,1 1p (Lu = 11,26-0,541 -3,51 = 2,58

Tērauds 16G2AF

SE m = 0,18 + 037+165 = 0,464, %; m 38 6,0

1p (Lu = ACEM + B = 11,26-0,464-3,51 = 1,71

Tērauds 10G2S1, 10G2B, 17GS, 15KhSD, 16G2AF tiek klasificēts kā apmierinoši metināms tērauds, 20KhM klasificēts kā slikti metināms tērauds.

Vidēji leģēti tēraudi

Tērauds 12Х5МА

^plg 0,6 0,5 6 0,6 „, CEM = 0,15+-++-++-+-=3,842, % M 38 6,0 1,8 2,3

ln(AfM) = 11,26-3,842 -3,51 = 39,75

Tērauds 20Х2М2

0,17 0,3 0,3 2,1 0,25 „ --+-++-++-+--=1,534, % 38 6,0 12 1,8 2,3

ln(AfM) = 11,26-1,534-3,51 = 11,98

Tērauds 30KhN2MFA 0,17 0,3 2,0 0,6 0,20

CE M = 0,26 +--+-++-++-++■

38 6,0 12 1,8 2,3 ln(AiM) = 11,26-0,899 -3,51 = 6,6

Tērauds 06NZ

030 + 050 + M=0 02, %; 38 6,0 12

ln(AiM) = 11,26-0,402-3,51 = 1,01

turpiniet konstruēt grafikus, kas atbilst apmierinošai, ierobežotai un sliktai metināmībai (2.–4. attēls).

No galda 2 redzams, ka jo īsāks ir 100% martensīta kritiskais dzesēšanas laiks, jo zemāka ir oglekļa ķīmiskā ekvivalenta vērtība, jo augstāka ir metināmība un mazāka iespējamība, ka oglekļa un leģētajos tēraudos veidosies aukstās plaisas.

Pie mazas laika vērtības (1 - 10) s vietējā ūdeņraža koncentrācija nav pietiekama aukstu plaisu veidošanai.

Laika skaitlisko vērtību, kas ietekmē tēraudu metināmību (2. tabula), var sadalīt šādi: (1-5) s - labi; (5-18) s - apmierinoši; pie AtM>18 s ​​- ierobežota un slikta metināmība.

Tādējādi rakstā sniegtā informācija noderēs metināmo materiālu izstrādātājiem, tehnologiem, izstrādājot metināšanas tehnoloģiju dažādām konstrukcijām, un studentiem, apgūstot disciplīnu “Metināšanas procesu teorija”.

Bibliogrāfija

Tērauds 20KhGSA

CE« = 0,17 + 09+08+08 = 0,771, %;

1p (Dn = 11,26-0,771-3,51 = 5,1

Tērauds 30KhGSNA

n ^ 0,9 1,0 1,4 0,9 1 ppg 0.

CEM = 0,27 I-1-I-:-I-:-I-=1,076, %; m 38 6,0 12 1,8

1p (Dn = 11,26-1,076 -3,51 = 8,4

Tēraudam 06N3 ir CEm = 0,402, tas ir labi metināts tērauds. Tēraudam 20KhGSA ir CEm = 0,771, tāpēc tas pieder pie ierobežoti metināmiem tēraudiem. Tērauds 12Kh5MA, 20Kh2M2, 30KhN2MFA, 30KhSNA ir slikti metināmi tēraudi.

Aprēķinu rezultātā iegūtos CEm un 1n(Dn) apkopojam 2. tabulā.

Konstruēsim oglekļa ķīmiskā ekvivalenta grafiskās atkarības no 100% martensīta kritiskā dzesēšanas laika logaritma pa metināmības grupām.

Piemēram, lai izveidotu grafiku “laba metināmība”, tas ir nepieciešams no tabulas. 2 atlasiet CEM vērtības diapazonā no 0,2 līdz 0,45% un atbilstošās vērtības 1p (Du. Tādā pašā veidā jums ir nepieciešams

1. Juščenko, K. A. Metināšanas materiālu metināmība un perspektīvie procesi [Teksts] / K. A. Juščenko // Automātiskā metināšana. - 2004. - Nr.9. - P. 40 - 45.

2. Metinātāja rokasgrāmata / Red. V.V.Stepanova. - 3. izdevums. - M.: Mašīnbūve, 1974. - 520 lpp.

3. Kostins, V. A. Oglekļa ekvivalenta matemātiskais apraksts kā tēraudu metināmības novērtēšanas kritērijs [Teksts] / V. A. Kostins // Automātiskā metināšana. - 2012. - Nr.8. - P. 12-17.

4. Metāla un sakausējumu elektriskās metināšanas tehnoloģija kausēšanas ceļā [Teksts] / Red. B. E. Patons. - M.: Mašīnbūve, 1974. - 768 lpp.

LOPAEV Boriss Jevgeņevičs, tehnisko zinātņu kandidāts, asociētais profesors (Krievija), Mašīnbūves un materiālzinātnes katedras asociētais profesors.

KHISMATULIN Romāns Rafikovičs, students gr. S-510

KAGARMANOVS Igors Igorevičs, students gr. SM-312

Mašīnbūves institūts.

USTJANS Armēns Manvelovičs, maģistrants gr. SPM-

514 Mašīnbūves institūts.

Adrese korespondencei: 644050, Omska, Mira Ave., 11.

Rakstu redaktors saņēma 2015. gada 26. februārī © B-E-Lopaev, R. R. Khismatulin, I-I-Kagarmanov, A-M-Ustyan

Grāmatu plaukts

Mylov, G-V- Elastīgu daudzslāņu iespiedshēmu plates projektēšanas un tehnoloģiskās projektēšanas automatizācijas metodiskie pamati / G-V- Mylov, A-I- Taganov- - M-: Hotline-Telecom, 2014- - 167 c- - ISBN 978-5 -9912- 0367-8-

Ir iezīmēti metodiskie pamati, tostarp mūsdienu koncepcija par elastīgu daudzslāņu iespiedshēmu plates (FMC) dzīves cikla posmiem informatīvā atbalsta konstruēšanu, dizaina dizaina un tehnoloģisko risinājumu analīzes un sintēzes bāze un informācijas atbalsts posmiem. datorizēta projektēšana un tehnoloģiskā sagatavošana FMC produktu ražošanai. Speciālistiem tas noderēs maģistrantiem un studentiem.

Metināšana ir viena no metodēm pastāvīgu metāla konstrukciju izveidošanai. Sastāvdaļu savienojuma vietā izveidotās šuves stiprība ir atkarīga no tādas tērauda īpašības kā “metināmība”.

Tērauda klasifikācija pēc tā metināmības pakāpes

Tērauds ir pārstāvēts dažādās kategorijās, katrai no tām ir savas fizikālās un ķīmiskās īpašības. Tā rezultātā metāla izstrādājumiem ir dažādas metināmības pakāpes. Atkarībā no šī parametra dzelzs-oglekļa sakausējumus iedala četrās kategorijās.

1. labi
   Metinot tiek iegūta kvalitatīva šuve. Metālam nav nepieciešama priekšsildīšana, lai veiktu darbu, un pats darbs tiek veikts parastajā veidā un izmantojot visas zināmās tehnoloģijas.
2. Apmierinošs
   Lai izveidotu augstas kvalitātes metināto savienojumu, ir jāsagatavo tērauda izstrādājumi, tas ir, jāuzsilda.
3. Ierobežots
   Pirms metināšanas metāla izstrādājumi vispirms tiek uzkarsēti, un pēc savienošanas tie tiek pakļauti arī termiskai apstrādei.
4. Slikti
   Šādam tēraudam raksturīgs tas, ka metināšanas laikā (pēc tā) uz virsmas veidojas plaisas, kā arī var parādīties “sacietējušas” struktūras, kas samazina savienojuma izturību un uzticamību, padarot to trauslu.

Oglekļa ekvivalenta aprēķināšanas metodes

Tērauda īpašības parasti ir atkarīgas no citu metālu klātbūtnes dzelzs un oglekļa sakausējumā. Zinot to saturu, izmantojot empīrisku formulu, nav grūti aprēķināt tā sauktā oglekļa ekvivalenta (Ce) vērtību. Šī vērtība ļauj noteikt, kādus rezultātus sagaidīt no metāla izstrādājumu metināšanas.

Krievijā, lai novērtētu velmēto izstrādājumu metināšanas īpašības, ko izmanto konstrukciju izveidošanai, tiek izmantota formula, kas apstiprināta ar GOST GOST 27772-88:

Ge=C+(P/2)+(Cr/5)+(Mn/6)+(Cu/13)+(V/14)+(Si/24)+(Ni/40).

Eiropā aprēķiniem izmanto šādu attiecību:

Se=C+(Mn/6)+(Cr+Mo+V)/5+ (Ni+Cu)/15.

Japānā šī oglekļa ekvivalenta noteikšanas metode ir:

Se=C+(Mo/4)+(Cr/5)+(Mn/6)+(Si/24)+(Ni/40),

kur C, P, Cr, Mn, Cu, V, Si, Ni, Mo ir oglekļa, fosfora, hroma, mangāna, vara, vanādija, silīcija, niķeļa, molibdēna masas daļas (%).

Tiek uzskatīts, ka tērauds nav pakļauts plaisāšanai, ja oglekļa ekvivalenta vērtība “C” ir mazāka par 0,45%. Pretējā gadījumā, kad jau pastāv to rašanās iespējamība, detaļas, kurām nepieciešams savienojums, pirms metināšanas ir jāuzsilda.

Cietības vērtības aprēķins siltuma ietekmētajā zonā

Nākamais parametrs, kam jāpievērš uzmanība, ir karstuma skartās zonas (HAZ) cietība. Šis ir produkta sadaļas nosaukums, kas atrodas netālu no izveidotās šuves. Šajā reģionā temperatūras ietekmē notiek fāzu pārvērtības, mainoties metāla iekšējai struktūrai. Dažreiz tas var novest pie tā, ka tērauds kļūst trausls.

Metāla cietību šajā zonā nosaka, izmantojot Vickers metodi. Ja tā vērtības ir robežās no 350-400 īpašā HV skalā, tad HAZ zonā noteikti ir austenīta (viena no dzelzs un tā sakausējumu modifikācijām) sadalīšanās produkti, kas ierosina aukstu plaisu veidošanos. .

Oglekļa un mazleģētā tērauda maksimālo cietības vērtību aprēķina, izmantojot datus par metāla ķīmisko sastāvu, izmantojot šo formulu:

HVmax = 90+1050*C+75*Mn+47*Si+31*Cr+30*Ni,

kur C, Mn, Si, Cr, Ni ir ķīmisko elementu masas daļas (procentos).

Tērauda jutības noteikšana pret auksto plaisāšanu

Pēc metināšanas stiepes atlikušo spriegumu dēļ veidojas aukstas plaisas. To izturība ir atkarīga no iegūtās struktūras stingrības un šuves biezuma. Tās vērtību var noteikt pēc stinguma intensitātes koeficienta - K. Tas raksturo pielikto spēku, kas atver spraugu par 1 mm, kas arī metinātajā savienojumā ir 1 mm plata. To aprēķina šādi:

kur Kq ir konstante, ko uzskata par vienādu ar 69, S ir tērauda loksnes biezums (mm). Ir svarīgi atzīmēt, ka attiecība ir spēkā tikai tad, ja loksnes biezums nepārsniedz 150 mm.

To, kā tērauds var būt jutīgs pret aukstu plaisāšanu, var noteikt ar parametru vienādojumu:

Pw=Рш+(Н/60)+0,25*К/105,

kur Рш ir “trausluma” koeficients (tas ir nosaukums procesam, kad metāls no viskoza stāvokļa pāriet trauslā), H ir difūzijas ūdeņraža daudzums, K ir cietības intensitātes koeficients.

Psh vērtību nosaka, atrisinot Bes-Sio vienādojumu:

Psi=C+5*B+Si/30+ Ni/60+(Mo+V)/15+(Mn+Cu+Cr)/20.

Atkārtotu pētījumu rezultāti palīdzēja noteikt robežvērtību, pie kuras izpaužas tērauda jutība pret aukstuma plaisu veidošanos. Tas notiek, ja Pw vērtība pārsniedz 0,286.

Metodes aukstu plaisu likvidēšanai metināšanas laikā

Plaisu veidošanās pasliktina metāla virsmu un attiecīgi samazina gatavās konstrukcijas izturību. To rašanos palīdzēs novērst:

• dizaina risinājumu pārskatīšana (maiņa), kas samazinās stingrību metinātā savienojuma zonā;
• rūpīga metināšanas progresa uzraudzība optimālos apstākļos palīdzēs samazināt difūzijas ūdeņraža saturu;
• metināšanas darbu veikšana, ievērojot īpašus parametrus, kas novērsīs metāla trauslumu un atvieglos difūzā ūdeņraža izvadīšanu no šuves.

No uzskaitītajām metodēm, lai samazinātu aukstuma plaisu iespējamību metināšanas laikā, vispopulārākā ir pēdējā.