МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ЛАБОРАТОРНО –ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ ПО ПРОФЕССИОНАЛЬНОМУ МОДУЛЮ ПМ.02

Лабораторно – практические задания направлены на формирование теоретических знаний, формирование учебных, профессиональных и практических умений, они составляют важную часть теоретической и профессионально-практической подготовки по освоению МДК. 02.01.Технология ручной дуговой сварки (наплавки, резки) покрытыми электродами ОПОП по профессии 15.01.05 Сварщик (ручной и частично механизированной сварки (наплавки)) формированию профессиональных (ПК) компетенций

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ и молодежной политики

свердловской области

Государственное АВТОНОМНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ образовательное учреждение Свердловской области

«КАМЕНСК-УРАЛЬСКИЙ АГРОПРОМЫШЛЕННЫЙ ТЕХНИКУМ»

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ проведения

Лабораторно –практических работ

ПО ПРОФЕССИОНАЛЬНОМУ МОДУЛЮ

ПМ.02 « РУЧНАЯ ДУГОВАЯ СВАРКА (НАПЛАВКА, РЕЗКА) ПЛАВЯЩИМСЯ ПОКРЫТЫМ ЭЛЕКТРОДОМ (РД)»

Для профессии СПО:

15.01.05 Сварщик (ручной и частично

механизированной сварки (наплавки)

Форма обучения: очная

Срок обучения: 2 г. 10 мес.

Уровень освоения: профильный

Каменск-Уральский,

2020

Методические рекомендации для проведения лабораторно –практических работ по профессиональному модулю ПМ.02 « Ручная дуговая сварка (наплавка, резка) плавящимся покрытым электродом (РД)»

разработаны на основе Федерального государственного образовательного стандарта по профессии по профессии 15.01.05 Сварщик (ручной и частично механизированной сварки (наплавки), утвержденной приказом Минобрнауки России от 29.01.2016 N 50 (ред. от 14.09.2016), (Зарегистрировано в Минюсте России 24.02.2016 N 41197) и рабочей программы модуля.

Организация-разработчик:

Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение Свердловской области «Каменск-Уральский агропромышленный техникум»

Разработчик:

Самохина Наталья Георгиевна, преподаватель ГАПОУ СО «Каменск-Уральский агропромышленный техникум», высшая квалификационная категория.

Рецензент:

		Зам. директора по УР		ГАПОУ СО «КУАТ»
^{Фамилия, Имя, Отчество,}		^{должность,}		^{место работы}

Согласовано на заседании П(Ц)К, протокол №- , от « » - 2020 г.

Председатель Н.Г.Самохина / __________________

Согласовано на заседании НМС, протокол №- , от « » - 2020 г.

Председатель Ю.А.Некрасова/ __________________

СОДЕРЖАНИЕ

1.Паспорт методических рекомендаций для проведения лабораторно –практических работ профессионального модуля	стр. 4
2.Система оценки лабораторно- практических работ	4
3. Перечень лабораторно- практических работ	5
4. Правила выполнения лабораторно – практических работ	6
5. Методические рекомендации для проведения лабораторно- практических работ	7
6. Информационное обеспечение обучения	62

1. ПАСПОРТ МЕТОДИЧЕСКИХ РЕКОМЕНДАЦИЙ

ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО МОДУЛЯ ПМ 02

Настоящие методические рекомендации для проведения лабораторно- практических работ по ПМ.02 « РУЧНАЯ ДУГОВАЯ СВАРКА (НАПЛАВКА, РЕЗКА) ПЛАВЯЩИМСЯ ПОКРЫТЫМ ЭЛЕКТРОДОМ (РД)». В состав профессионального модуля входит МДК:

МДК. 02.01.Технология ручной дуговой сварки (наплавки, резки) покрытыми электродами.

Лабораторно – практические занятия предназначены для студентов по профессии 15.01.05 Сварщик (ручной и частично механизированной сварки (наплавки)).

ПК 2.1.Выполнять ручную дуговую сварку различных деталей из углеродистых и конструкционных сталей во всех пространственных положениях сварного шва.

ПК 2.2.Выполнять ручную дуговую сварку различных деталей из цветных металлов и сплавов во всех пространственных положениях сварного шва.

ПК 2.3.Выполнять ручную дуговую наплавку покрытыми электродами различных деталей.

ПК 2.4.Выполнять дуговую резку различных деталей.

2.СИСТЕМА ОЦЕНКИ ЛАБОРАТОРНО- ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ ПО ПМ.02 « РУЧНАЯ ДУГОВАЯ СВАРКА (НАПЛАВКА, РЕЗКА) ПЛАВЯЩИМСЯ ПОКРЫТЫМ ЭЛЕКТРОДОМ (РД)». Основными критериями оценки лабораторных и практических работ являются:

1. Выполнение работы в полном объеме и в отведенное время.

2. Аккуратность и соблюдение режима.

3. Умение пользоваться всем инвентарем и оборудованием, используемым при проведении работы.

4. Самостоятельность и активность при выполнении работы.

5. Техническая грамотность в оформлении работы.

6. Правильные ответы на контрольные вопросы.

Каждая работа оценивается по пятибалльной системе:

оценка «5» , если работа выполнена на 90-100%

оценка «4» выставляется, если работа выполнена на 70-89%

оценка «3» выставляется, если работа выполнена на 50-69%

оценка «2» выставляется, если работа выполнена меньше, чем на 50%.

3.ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНО- ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ «ПМ.02 РУЧНАЯ ДУГОВАЯ СВАРКА (НАПЛАВКА, РЕЗКА) ПЛАВЯЩИМСЯ ПОКРЫТЫМ ЭЛЕКТРОДОМ (РД)»

МДК. 02.01.Технология ручной дуговой сварки (наплавки, резки) покрытыми электродами

Практическая работа№ 1.

Параметры режима ручной дуговой сварки и выбор режима сварки.

Практическая работа № 2.

Установление зависимости видов дефектов сварных швов от режимов сварки.

Практическая работа № 3.

Расшифровка маркировок сталей

Практическая работа № 4.

Чтение маркировки цветных металлов и их сплавов

Практическая работа № 5.

Оценка свариваемости сталей. формула углеродного эквивалента

Практическая работа № 6.

Влияние легирующих элементов на свариваемость сталей

Практическая работа № 7.

Особенности сварки алюминия и его сплавов

Практическая работа № 8.

Технология сварки меди и ее сплавов

Практическое занятие № 9

Технологические особенности сварки магния

Тема 1.2. Дуговая наплавка металлов

Практическое занятие № 10

Общая характеристика процесса наплавки

Практическое занятие № 11

Электроды для дуговой наплавки

Практическое занятие № 12

Технологические особенности процесса наплавки плоских поверхностей

Практическое занятие № 13

Технологические особенности процесса наплавки поверхностей вращения

Практическое занятие № 14

Технологические особенности процесса наплавки фасонных поверхностей

Практическое занятие № 15

Влияние основных параметров режима наплавки на формирование валика

Тема 1.3. Дуговая резка металлов

Практическое занятие № 16

Технологические особенности дуговой резки

4. ПРАВИЛА ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНО – ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ

Лабораторно-практические работы проводятся после изучения обучающимися соответствующих тем теоретического курса и закрепления пройденного материала.

Выполнение заданий производится индивидуально в часы, предусмотренные расписанием занятий в соответствии с методическими указаниями к практическим работам.

Отчёт по лабораторно – практической работе каждый обучающийся выполняет индивидуально с учётом рекомендаций по оформлению.

Практические работы выполняются фронтально, когда обучающиеся выполняют одновременно одну и ту же работу.

Все работы выполняются в следующей последовательности: сначала обучающиеся знакомятся с общими сведениями, затем приступают к практической части работы, после этого составляют отчет и отвечают на контрольные вопросы.

Отчет составляется в рабочей тетради.

Отчёт по практической работе должен содержать: номер и название работы, дату выполнения. цель работы, краткое изложение теоретического материала, ответы на задания к практической части работы и выводы.

Текст, формулы в отчете выполняются одной пастой; рисунки, таблицы - карандашом с помощью чертежных принадлежностей. В заключение отчета обучающиеся, на основании полученных результатов, делают краткие выводы.

Полностью оформленный отчет предъявляется преподавателю. Для получения зачета необходимо предъявить правильно оформленный отчет с записями и ответами на контрольные вопросы.

Защита проводится путём индивидуальной беседы или выполнения зачётного задания. Практическая работа считается выполненной (зачёт), если она соответствует критериям, указанным в пояснительной записке.

Отчёты обучающихся о проделанной работе помогают им лучше усвоить объяснения преподавателя и способствуют более прочному освоению и закреплению теоретического курса.

5. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ЛАБОРАТОРНО- ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 1

ПАРАМЕТРЫ РЕЖИМА РУЧНОЙ ДУГОВОЙ СВАРКИ И ВЫБОР РЕЖИМА СВАРКИ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

Изучение и закрепление теоретического материала по теме «Технология ручной дуговой сварки покрытыми электродами», необходимого для формирования ПК 2.1.Выполнять ручную дуговую сварку различных деталей из углеродистых и конструкционных сталей во всех пространственных положениях сварного шва.

ЗАДАЧИ РАБОТЫ:

-изучить технологию ручной дуговой сварки;

- научиться выбирать параметры режимов ручной дуговой сварки;

- изучить влияние основных параметров режима и пространственного положения при сварке на формирование сварного шва.

ОБОРУДОВАНИЕ И МАТЕРИАЛЫ: ПК, мультимедийный проектор, раздаточный материал.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ:

1. Внимательно прочитайте основные сведения по теме.

1 уровень

Ответить на вопросы:

1. Что понимаем под режимом ручной дуговой сварки?

2. Какие показатели ручной дуговой сварки относятся к основным?

3. Какие показатели ручной дуговой сварки относятся к дополнительным?

4. Как выбирается диаметр электрода?

5. Каким диаметром электрода выполняется первый ( коренной) шов?

6. Каким диаметром электрода выполняются нижние, вертикальные, горизонтальные, потолочные швы?

7. По какой формуле выбирается сила сварочного тока?

8. Что влияет на величину коэффициента К?

9. Что происходит с выбором тока для вертикального, горизонтального и потолочного швов?

2 уровень

ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЯ НА ПРАКТИЧЕСКУЮ РАБОТУ:

Задание 1. (1 вариант). Необходимо выполнить ручную дуговую сварку пластин из стали марки Ст 3, толщиной 2 мм., протяженность сварного шва 600мм . Подберите сварочные материалы, режимы сварки и объясните технику сварки шва в нижнем положении, чтобы исключить возможность возникновения сварочных деформаций Результаты работы занесите в таблицу:

№п/п	Задание	Вариант ответа
1	Дайте характеристику стали (охарактеризуйте свариваемость данной стали)
2	Способ разделки кромок
3	Марка электрода
4	Количество слоев
5	Диаметр электрода
6	Сила сварочного тока
7	Род и полярность тока
8	Предложите технику сварки шва

Задание 2. (2 вариант) Необходимо выполнить ручную дуговую сварку пластин из стали марки Ст 0, толщиной 4 мм., протяженность сварного шва 400мм . Подберите сварочные материалы, режимы сварки и объясните технику сварки шва в вертикальном положении, чтобы исключить возможность возникновения сварочных деформаций Результаты работы занесите в таблицу:

№п/п	Задание	Вариант ответа
1	Дайте характеристику стали (охарактеризуйте свариваемость данной стали)
2	Способ разделки кромок
3	Марка электрода
4	Количество слоев
5	Диаметр электрода
6	Сила сварочного тока
7	Род и полярность тока
8	Предложите технику сварки шва

Задание 3. (3 вариант) Необходимо выполнить ручную дуговую сварку пластин из стали марки Ст 2 кп, толщиной 6 мм., протяженность сварного шва 500мм . Подберите сварочные материалы, режимы сварки и объясните технику сварки шва в горизонтальном положении , результаты работы занесите в таблицу:

№п/п	Задание	Вариант ответа
1	Дайте характеристику стали (охарактеризуйте свариваемость данной стали)
2	Способ разделки кромок
3	Марка электрода
4	Количество слоев
5	Диаметр электрода
6	Сила сварочного тока
7	Род и полярность тока
8	Предложите технику сварки шва

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Режимы ручной дуговой сварки

Режимы дуговой сварки представляют собой совокупность контролируемых параметров, определяющих условия сварочного процесса. Правильно выбранные и поддерживаемые на протяжении всего процесса сварки параметры являются залогом качественного сварного соединения. Условно параметры можно разделить на основные и дополнительные.

Основные параметры режима дуговой сварки: диаметр электрода, величина, род и полярность тока, напряжение на дуге, скорость сварки, число проходов.

Дополнительные параметры: величина вылета электрода, состав и толщина покрытия электрода, положение электрода, положение изделия при сварке, форма подготовленных кромок и качество их зачистки.

Диаметр электрода

Какой диаметр электрода выбрать зависит от толщины свариваемого металла, положения в котором будет выполняться сварка, типа соединения, размера детали и химического состава металла. Во время сварки во всех положениях кроме нижнего жидкий металл скапывает вниз. Поэтому для сварки в вертикальном, горизонтальном и потолочном положении независимо от толщины металла нельзя использовать электроды диаметром свыше 4 мм. Электроды толстого диаметра формируют большую каплю жидкого металла с которой сила поверхностного натяжения не справляется. Для корня шва при многослойной сварке используют электроды диаметром 3-4 мм, следующие слои можно выполнять электродами большего диаметра.

Таблица 1 Выбор диаметра стержня электрода по толщине свариваемого металла

Толщина S свариваемого металла, мм	до 1,5	2	3	4-5	6-8	9-12	13-15	16-20	св. 20
Диаметр d стержня электрода, мм	1; 1,6	2	3	3-4	4; 5	4; 5	5	5; 6	6;8

Сила тока

Опытные сварщики силу тока определяют экспериментальным путем, ориентируясь на устойчивость горения дуги. Для тех, кто еще не имеет достаточного опыта, разработаны следующие расчетные формулы: Для наиболее распространенных диметров электрода (3 -6 мм)

I = (20 + 6dэ )dэ

где Iсв — сила тока.

Для электродов диаметром менее 3 мм ток подбирают по формуле:

Icв = 30dэ

Силу тока устанавливают после выбора электрода в зависимости от его диаметра. Для расчета силы сварочного тока при сварке в нижнем положении также существует формула: где I — сила тока, А;

где К — коэффициент пропорциональности, который при сварке углеродистых и низколегированных сталей в нижнем положении равен 35-60 А/мм для толщины металла 5-30 мм.

При сварке горизонтальных, вертикальных и потолочных швов независимо от толщины свариваемого металла применяют электроды диаметром dэ <. 4 мм. Тип и марка электрода выбираются в зависимости от марки и механических свойств ( σв , σт , KCV, ) свариваемого металла, назначения и условий работы конструкции (табл.1.2). Сила сварочного тока I выбирается в зависимости от диаметра стержня электродах dэ и положения сварного шва в пространстве. При сварке в нижнем положении

При сварке горизонтальных и вертикальных швов сила тока уменьшается на 10-15, а потолочных — на 15-20%.

Чрезмерно большой сварочный ток приводит к перегреву и разбрызгиванию электродного металла, ухудшению формирования шва, а при сварке тонкостенных заготовок — к прожогу стенок.

Сварка на малых токах сопровождается неустойчивым горением дуги, непроваром, малой производительностью.

Род тока и полярность

Род тока и полярность выбираются в зависимости от марки свариваемого металла, его толщины, марки электрода, назначения конструкции. Сварка на постоянном токе обратной полярности применяется для тонкостенных заготовок и высоколегированных сталей с целью исключения их перегрева. Сварку углеродистых сталей обычно выполняют на переменном токе.

Тип и марка электрода

Прежде всего необходимо выбирать электроды обеспечивающие однородность химического состава основного металла и металлического стержня электрода. Также тип и марку выбирают в зависимости от пространственного положения шва, необходимой плотности шва, температуры окружающей среды, прочности изделия и условий эксплуатации конструкции. При помощи электрода можно придавать шву необходимые свойства.
Напряжение на дуге

Напряжение на дуге сварщик может регулировать изменяя длину сварочной дуги. В зависимости от длины дуги при ручной дуговой сварке напряжение находится в диапазоне 16-40 V. Согласно технологии сварки напряжение стоит удерживать в значении 16-20 V. Для этого сварку принято выполнять короткой дугой размером 0,5 -1 толщины диаметра электрода. Это значение может меняться в зависимости от марки электрода и положения шва в пространстве.

Скорость сварки

Скорость сварки выбирает сварщик в зависимости от свойств основного металла, хара ктеристик электрода, положения шва и т. д. Скорость сварки должна быть такой чтобы жидкий металл сварочной ванны немного поднимался над поверхностью основного металла с плавным переходом к нему без подрезов и наплывов. Для предотвращения перегрева металла высоколегированные стали сваривают с большей скоростью.
Предварительный подогрев

Предварительный подогрев и последующая термическая обработка Предварительный подогрев основного металла и последующая обработка используются для сварки сталей склонных к образованию закалочных структур — средне- и высокоуглеродистые стали. Для сварки чугуна, цветных металлов и их сплавов. Температура и способ выполнения подогрева и обработки зависит от толщины основного металла, химического состава и размера конструкции.

Температура окружающей среды

Все стали можно разделить на четыре группы согласно степени их свариваемости. Стали II, III и IV группы нельзя сваривать при температуре ниже -5 °C.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 2

ТЕМА: УСТАНОВЛЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ВИДОВ ДЕФЕКТОВ СВАРНЫХ ШВОВ ОТ РЕЖИМОВ СВАРКИ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: изучить технологию ручной дуговой сварки плавящимся покрытым электродом.

ЗАДАЧИ РАБОТЫ:

Установление зависимости видов дефектов сварных швов от режимов сварки.

ОБОРУДОВАНИЕ И МАТЕРИАЛЫ: Раздаточный материал, набор сварочных образцов.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ:

1.Внимательно прочитайте основные сведения по теме.

2.Решите техническую задачу.

Техническая задача: Выявить дефекты сварных швов на образцах и установить зависимость между дефектом и параметрами режимов сварки. Результаты осмотра занести в таблицу.

Таблица 1. Основные виды дефектов при сварке

Вид дефекта	Описание дефекта	Причины образования дефекта	Способы предупреждения или устранения дефекта
1	2	4	5

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ

К основным параметрам режима дуговой сварки относятся:

величина, плотность, полярность и род сварочного тока;
напряжение дуги;
скорость сварки;
площадь сечения (диаметр) проволоки (электрода).

Дополнительные параметры:

толщина и состав электродного покрытия;
вылет сварочной проволоки;
положение электрода и изделия при сварке;
размер зерен сварочного флюса и его состав.

От этих параметров зависят форма и размеры шва, его химический состав. На форму и размеры шва также влияет и техника сварки. С повышением сварочного тока возрастает глубина провара, а ширина шва практически не изменяется.

Рисунок 1. Влияние тока на форму и размеры сварного шва

С увеличением напряжения дуги ширина шва резко возрастает, глубина провара уменьшается. Также снижается и выпуклость (высота усиления) шва. При сварке на постоянном токе (в особенности обратной полярности) ширина шва будет гораздо больше, чем при сварке на переменном токе с таким же значением напряжения.

Рисунок 2. Влияние напряжения дуги на форму и размеры сварного шва

С возрастанием скорости сварки ширина шва уменьшается, а глубина провара сначала увеличивается (до скорости 40–50 м/ч), а затем понижается. При скорости сварки свыше 70–80 м/ч возможны подрезы по обеим сторона шва из-за недостаточного прогрева основного металла.

Рисунок 3.. Влияние скорости сварки на форму и размеры шва

С уменьшением диаметра проволоки (при прочих равных условиях) возрастает плотность тока в электроде, что приводит к росту глубины провара и выпуклости шва, но при этом снижается ширина шва. Таким образом, при уменьшении диаметра проволоки можно получить более глубокий провар при неизменной силе тока или такой же провар при меньшей силе тока.

При возрастании вылета проволоки диаметром не более 3 мм из токоподводящего мундштука снижается глубина провара, что может привести к возникновению краевых наплавов в шве. Повышение вылета проволоки диаметром 5 мм с 60 до 150 мм не оказывает влияние на форму сварного шва.

Повторить материал по выбору режима ручной дуговой сварки и ответить на вопросы с оформлением отчета:

1. Что понимаем под режимом ручной дуговой сварки?

2. Какие показатели ручной дуговой сварки относятся к основным?

3. Какие показатели ручной дуговой сварки относятся к дополнительным?

4. Как выбирается диаметр электрода?

5. Каким диаметром электрода выполняется первый ( коренной) шов?

6. Каким диаметром электрода выполняются нижние, вертикальные, горизонтальные, потолочные швы?

7. По какой формуле выбирается сила сварочного тока?

8. Что влияет на величину коэффициента К?

9. Что происходит с выбором тока для вертикального, горизонтального и потолочного швов?

10. Что происходит с шириной шва при уменьшении диаметра электрода?

11. Как изменяется глубина провара при изменении силы тока?

12. Как изменяется глубина провара и ширина шва при изменении скорости сварки?

13. Определить режим сварки для углеродистой стали при толщине листов 4 мм в нижнем положении шва электродами ОЗС-3

14. Определить режим сварки для листов толщиной 10 мм в вертикальном положении электродами УОНИ-13/45

Критерии оценок: При оценивании практической работы студента учитывается следующее: - - качество выполнения практической части работы; - - качество оформления отчета по работе; - - качество устных ответов на контрольные вопросы при защите работы. - «5» (отлично) – за глубокое и полное овладение содержанием учебного материала, в котором студент свободно и уверенно ориентируется; за умение практически применять теоретические знания, высказывать и обосновывать свои суждения. Оценка «5» (отлично) предполагает грамотное и логичное изложение ответа. «4» (хорошо) – если студент полно освоил учебный материал, владеет научнопонятийным аппаратом, ориентируется в изученном материале, осознанно применяет теоретические знания на практике, грамотно излагает ответ, но содержание и форма ответа имеют отдельные неточности. «3» (удовлетворительно) – если студент обнаруживает знание и понимание основных положений учебного материала, но излагает его неполно, непоследовательно, допускает неточности, в применении теоретических знаний при ответе на практикоориентированные вопросы; не умеет доказательно обосновать собственные суждения. «2» (неудовлетворительно) – если студент имеет разрозненные, бессистемные знания, допускает ошибки в определении базовых понятий, искажает их смысл; не может практически применять теоретические знания.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 3

ТЕМА: РАСШИФРОВКА МАРКИРОВОК СТАЛЕЙ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: изучить основные группы и марки материалов, свариваемых ручной дуговой сваркой плавящимся покрытым электродом;

ЗАДАЧИ РАБОТЫ:

Приобрести практические навыки при расшифровке маркировок сталей.

ОБОРУДОВАНИЕ И МАТЕРИАЛЫ: Раздаточный материал, образцы сталей

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ:

1.Внимательно прочитайте основные сведения по теме.

2. Расшифруйте марки конструкционных материалов (Таблица. 1).

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

МАРКИРОВКА СТАЛЕЙ

Углеродистые конструкционные стали по качеству (в зависимости от содержания вредных примесей) подразделяют на две группы: стали обыкновенного качества и качественные стали.

· Углеродистые конструкционные стали обыкновенного качества

Маркировка углеродистых сталей обыкновенного качества начинается с букв «Ст», после которых стоит цифра от 0 до 6.

Например: Ст2кп, БСт3кп, ВСт3пс, ВСт4.

· Ст – индекс данной группы стали.

· Цифры от 0 до 6 - это условный номер марки стали.

Условный номер не связан с химическим составом стали. С увеличением номера возрастает прочность и снижается пластичность стали.

В зависимости от способа раскисления стали могут быть:

· спокойными (сп),

· полуспокоиными (пс)

· кипящими (кп).

Допускается в спокойных сталях буквы (сп) не писать.

Перед обозначением «Ст» могут стоять буква А, Б и В. Для сталей группы А при поставке гарантируется соответствие механических свойств ГОСТу, в обозначении индекс группы А не указывается. Для сталей группы Б гарантируется соответствие химическому составу, приведенному в ГОСТе, механические свойства в этом случае не регламентируются. Для сталей группы В при поставке гарантируются точное соответствие и механических свойств, и химического состава.

Примеры маркировки:

· ВСт4 – сталь углеродистая обыкновенного качества, спокойная, с гарантированным соответствием ГОСТу химического состава и механических свойств;

· Ст5кп - сталь углеродистая обыкновенного качества, кипящая, с гарантированным соответствием ГОСТу механических свойств.

· Качественные углеродистые конструкционные стали

В маркировке углеродистых сталей повышенного качества указывается слово «сталь»

и двухзначное число, указывающее среднее содержание углерода в сотых долях процента. Кроме этого указывается степень раскисления, если сталь отличается от спокойной. Стали с содержанием углерода до 0,25% могут поставляться спокойными (сп), полуспокойными (пс) и кипящими (кп). Стали с содержанием углерода больше 0,25% поставляются только спокойными.

Качественные стали поставляют только группы В – с гарантированными механическими свойствами и химическим составом, поэтому в обозначении не указывается.

Буква Г в маркировке обозначает, что сталь имеет повышенное содержание марганца

(до 1,2%).

Буква Л в конце марки обозначает, что сталь предназначена для получения отливок.

Примеры маркировки:

1. Сталь 15кп - углеродистая конструкционная качественная сталь с содержанием 0,15% углерода, 99,85% железа, кипящая;

2. Сталь З0Л - углеродистая конструкционная качественная сталь с содержанием углерода 0,30%, 99,7% железа, спокойная, применяется для деталей получаемых методом литья;

3. Сталь З0Г - углеродистая конструкционная качественная сталь с содержанием углерода 0,30%, спокойная, содержащая повышенное количество марганца;

4. Сталь 45 - углеродистая конструкционная качественная сталь с содержанием углерода 0,45%, остальное – железо; спокойная.

Маркировка легированных конструкционных сталей

Конструкционные легированные стали применяются для ответственных деталей ма-

шин и металлических конструкций.

Принята буквенно-цифровая система маркировки легированных сталей.

Прежде чем приступить к рассмотрению марок тех сталей, которые включают легирующие добавки, следует разобраться в том, как данные добавки обозначаются. Маркировка легированных сталей может включать такие буквенные обозначения:

Список используемых легирующих добавок

· Маркировка начинается с двухзначного числа, показывающего содержание углерода в сотых долях процента. Если в начале цифр нет, то содержание углерода около 1%.

· Далее перечисляются легирующие элементы.

· Число, следующее за условным обозначением элемента, показывает его содержание в процентах. Если число не стоит, то содержание этого легирующего элемента не превышает 1,0 %.

· Буква «А» в конце маркировки указывает, что сталь относится к категории высококачественных (ЗОХГСА),

· Если буква «А» находится в середине маркировки - то сталь легирована азотом (16Г2АФ),

· Если в начале маркировки буква «А» указывает на то, что сталь автоматная с повышенной обрабатываемости резанием (А35Г2). Эти стали имеют повышенное содержание серы.

· Индекс «АС» в начале маркировки указывает, что автоматная сталь дополнительно содержит свинец.

· Особо качественные стали, подвергнутые электрошлаковому переплаву, обеспечивающему очистку от сульфидов, оксидов и других примесей, обозначают добавлением в конце маркировки через тире буквы «Ш».

Примеры маркировки:

1. 45ХН2МФ - конструкционная сталь, содержащая: 0,42-0,50%С; 0,5-0,8% Mn; 0,8-1,0 % Cr; 1,3-1,8 % Ni; 0,2-0,3 % Mo; и 0,10-0,18 % V, остальное - железо.

2. Г13 - конструкционная сталь, содержащая: 1% С, 13% Мп, остальное - железо.

3. 15Х25Н19ВС2- конструкционная сталь, содержащая: 0,15%С, 25%Cr, 19%Ni,

4. до 1,5%W, до 2 %Si, остальное - железо.

5. 20ХГНТР-Ш высококачественная сталь после ЭШП, содержащая 0,2%С, по 1% хрома, марганца, никеля, титана, бора, остальное - железо.

Маркировка шарикоподшипниковых сталей

· Стали, предназначенные для изготовления подшипников качения, обозначаются буквами «ШХ» и цифрой. Буквы означают:

· «Ш» - шарикоподшипниковая,

· «Х» – хромистая.

· Цифра после буквы «Х» указывает содержание хрома в десятых долях процента.

· Содержание углерода в подшипниковых сталях составляет около 1%. С увеличением содержания хрома и легирующих элементов увеличивается глубина прокаливаемости, то есть увеличивается возможность изготовления деталей большего размера с обеспечением заданных свойств.

Примеры маркировки:

ШХ6 - шарикоподшипниковая сталь, содержащая 1% углерода и 0,6% хрома;

ШХ15СГ - шарикоподшипниковая сталь; содержащая 1% углерода, 1,5% хрома, кремния и марганца до 1%, остальное - железо.

Маркировка порошковых сталей

Маркировка сталей, полученных методом порошковой металлургии, начинается с букв

СП – сталь порошковая.

Первая цифра после букв «СП», как и в случае конструкционных с талей, показывает среднее содержание углерода в сотых долях процента.
Последующие буквы обозначают легирующие элементы, а цифры после них - их среднее содержание в процентах (отсутствие цифры означает, что содержание соответствующего элемента ≤1 %).
В конце марки через тире указывается плотность материала в г/см³.

Пример маркировки:

СП40ХНЗМ-3 - сталь порошковая, содержащая: 0,35-0,45%С; 0,8-1,1%Сг; 2,5-3,5%Ni; 0,3-0,6%Mo, остальное - железо; плотность около 3 г/см³.

1	45Х, 30ХЗМФ Ст6пс,	10	20ХНР, Сталь55	19	15ХА, Ст 2 30ХН24ФА
2	45Г, 08Х13 30ХН24ФА	11	40ХН, Сталь45 20Х2Н4А, ,	20	ШХ15, сталь45 15ХРА,
3	18ХГТ, Ст4 10ХСНД	12	30ХГСА Сталь15 Ст6сп,	21	10Г2А ,Ст 0 12Х3НА
4	40ХГТР, Сталь60 9ХВГ	13	18Х2М4ВА, сталь 30 10ХМ	22	12ХНЗА, сталь08 15М
5	40ХС, Сталь 15 15ХРА,	14	20ХН4ФА Ст1 ШХ15СГ	23	18Х2Н4ВА, Сталь 25 15ХСНД
6	20ХМ, сталь10 12Х3НА	15	38ХНЗМФА, 08Х13 Ст2кп	24	50ХФА, Ст6. 18Х2М4ВА
7	30ХЗМФ Ст3 20Х2Н4А, ,	16	03Х18Н11, Ст2, 45Х,	25	40ХНМА, Сталь10, 25Г
8	40ХФА, сталь 05 ШХ15СГ	17	08Х18Н10Т, 45 15ХФ,	26	30ХГСА, Сталь 3530ХН2МФА
9	20Н2М, Ст4 15ХФ,	18	10Х17Н13М2Т сталь20 Ст2 сп.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 4

ТЕМА: « ЧТЕНИЕ МАРКИРОВКИ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ И ИХ СЛАВОВ»

ЗАДАЧИ РАБОТЫ:

Приобрести практические навыки при расшифровке маркировок цветных металлов и их сплавов.

ОБОРУДОВАНИЕ И МАТЕРИАЛЫ: Раздаточный материал, образцы сплавов цветных металлов.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ:

1.Внимательно прочитайте основные сведения по теме и составьте краткий конспект..

2. Расшифруйте марки цветных металлов и их сплавов. (Варианты заданий).

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Маркировка меди и ее сплавов

Технически чистая медь маркируется: М00 (99,99 % Cu), М0 (99,95 % Cu), М2, М3 и М4 (99 % Cu).

Маркировка латуни

Латунями называются двойные или многокомпонентные сплавы на основе меди, где основным легирующим элементом является цинк.

Обозначают:

начальной буквой сплава Л - латунь,
после чего следуют первые буквы основных элементов, образующих сплав и цифры, которые показывают содержание элементов в целых процентах.

В латунях не указывается содержание цинка (цинк-остальное).

Основные легирующие элементы в латунях:

Основными легирующими элементами в многокомпонентных латунях являются алюминий, железо, марганец, свинец, кремний, никель. Они по-разному влияют на свойства латуней:

Марганец повышает прочность и коррозионную стойкость, особенно в сочетании с алюминием, оловом и железом.

Олово повышает прочность и сильно повышает сопротивление коррозии в морской воде. Латуни, содержащие олово, часто называют морскими латунями.

Никель повышает прочность и коррозионную стойкость в различных средах.

Свинец ухудшает механические свойства, но улучшает обрабатываемость резанием. Им легируют (1-2 %) латуни, которые подвергаются механической обработке на станках-автоматах. Поэтому эти латуни называют автоматными.

Кремний ухудшает твердость, прочность. При совместном легировании кремнием и свинцом повышаются антифрикционные свойства латуни и она может служить заменителем более дорогих, например оловянных бронз, применяющихся в подшипниках скольжения.

Латуни делятся на:

Деформируемые,
Литейные.

В маркировке деформируемой латуни сначала перечисляются все буквы, а потом все цифры через дефис. В маркировке деформируемой латуни не указывается содержание цинка (цинк-остальное).

В маркировке литейной латуни после буквенного обозначения легирующего элемента ставится цифра, указывающая его усредненное содержание в сплаве. Остальное – медь.

Примеры маркировки:

Л62 - латунь деформируемая, содержащая меди 62%, остальное - цинк;
ЛЖМц59-1-1 - деформируемая латунь, содержащая 59% Cu, 1% Fe , 1% Mn, остальное цинк.
ЛАЖ60-1-1 деформируемая латунь содержит 60 % Cu, 1 % Al, 1 % Fe и 38 % Zn.
ЛЦ23А6Ж3Мц2 литейная латунь содержит 23 % Zn, 6 % Al, 3 % Fe, 2 % Mn, остальное - медь.

Применение специальных латуней:

Деформируемые латуни:

ЛАЖ60-1-1 - Трубы, прутки

ЛЖМц59-1-1 - Полосы, прутки, трубы, проволока

ЛС59-1 - То же

Литейные латуни:

ЛЦ40С - Арматура, втулки, сепараторы шариковых и роликовых подшипников и др.

ЛЦ40Мц3Ж - Сложные по конфигурации детали, арматура, гребные винты и их лопасти и др.

ЛЦ30А3 - Коррозионно-стойкие детали

Маркировка бронзы

Бронзы - сплавы меди с другими элементами (алюминием, свинцом, бериллием, кремнием и т.д.).

Элементы обозначаются такими же буквами, как в латунях. Бронзы маркируют буквами Бр, цифры за буквами указывают содержание легирующих элементов. В бронзах не указывается содержание меди (медь - остальное).

Бронзы подразделяются на:

Деформируемые,
Литейные.

При маркировке деформируемых бронз на первом месте ставятся буквы Бр, затем перечисляются буквы, указывающие, какие элементы, кроме меди, входят в состав сплава. После букв идут цифры через дефис, показывающие содержание этих элементов в сплаве.

Маркировка литейных бронз также начинается с букв Бр, но цифры, указывающие содержание легирующих элементов в сплаве, ставятся непосредственно после соответствующей буквы.

Примеры маркировки:

БрОФ10-1 – оловянистая деформируемая бронза содержит 10 % олова, 1 % фосфора, остальное – медь.
БрКМц3-1 – кремнистая деформируемая бронза, содержащая 3% кремния и 1% марганца, остальное – медь.
БрО4Ц4С17 - литейная оловянистая бронза содержит 4 % олова, 4 % цинка, 17 % свинца, остальное – медь.
БрС30 - свинцовая литейная бронза содержит 30% свинца, остальное - медь.
Некоторые бронзы имеют специальные названия:

БрН20 - мельхиор (20% Ni , 80% Cu),
БрН40 - константан (40% Ni , 60% Cu).

Маркировка сплавов алюминия

Алюминий высокой чистоты маркируется А99 (99,99 % Al), А8, А7, А6, А5, А0 (содержание алюминия от 99,85 % до 99,0 %).

Сплавы на основе алюминия бывают:

Деформируемыми,
Литейными.

Основной легирующий элемент литейных сплавов - кремний (Si) и называются они силуминами.

Деформируемые сплавы бывают:

Ковкими - обозначаются (АК) ,
Обработанные прокаткой или волочением дуралюмины (Д).

В маркировке сплава после букв следует условный номер сплава.

Примеры маркировки:

АЛ-2 - литейный алюминиевый сплав силумин;
Д16 - деформируемый алюминиевый сплав дуралюмин;
АК5 - деформируемый алюминиевый сплав для ковки (алюминий ковочный).

Сплавы алюминия с повышенным содержанием марганца или магния обозначают, соответственно, АМц, АМг; после обозначения элемента указывается содержание легирующего элемента (АМг3 – алюминий с содержанием марганца 3%).

Маркировка порошковых конструкционных материалов на основе цветных металлов

Первый буквенный индекс обозначает тип материалов: Ал – алюминий, Бе – бериллий, Бр – бронза, В – вольфрам, Г – марганец, Д – медь, Ж – железо, Л – латунь, М – молибден, Мг – магний, Н – никель, О – олово, П – фосфор, С – кремний, Св – свинец, Ср – серебро, Т - титан, Ф - ванадий, Х – хром, Ц – цинк, Цр – цирконий.
Второй индекс «П» указывает, что материал получен методом порошковой металлургии.
Следующие после него буквы и цифры обозначают легирующие элементы в целых процентах.
Цифра в конце марки после тире, как и для черных металлов, обозначает группу пористости материала г/см ³.

Примеры маркировки:

АлПМг6Г4-4 - конструкционный материал из порошка алюминия с содержанием магния 6%, марганца 4%, имеющий четвертую группу пористости (плотность 4 г/см³);
БрПО-4 - конструкционный материал из порошка бронзы, содержащий олова 4%, меди 96%, имеющий четвертую группу пористости (плотность 4 г/см³);
ЛП80-4 - конструкционный материал из порошка латуни, содержащий меди 80%, цинка 20%, имеющий четвертую группу пористости (плотность 4 г/см³);
ТПАл6М2-4 - конструкционный материал из порошка титана, содержащий алюминия 6%, молибдена 2%, остальное - титан, имеющий четвертую группу пористости (плотность 4 г/см³);
ЖГр0,4Д4НЗ-7,3 - конструкционный порошковый материал на основе порошка железа (Ж), содержащий 0,4% графита, 4% меди, 3% никеля и имеющий плотность 7,3 г/см³

ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ

1. Л70, ЛАЖ60-1-1, ЛЖС58-1-1, ЛС74-3, ЛЦ40Мц3А, ЛЦ35НЖА,

МНЦС16-29-1,8, БрОЦ4-4, БрО19, БрО3Ц12С5.

2.Л75, ЛА85-0.5, ЛЦ30А3, ЛЦ35Н2Ж, ЛЦ36Мц20О2С2, ЛЦ16К4, ЛЦ40Мц3Ж, БрО3Ц7С5Н, БрОФ6,5-0,4. БрО4Ц4С17.

3. Л60, ЛОМн72-2-2, ЛЦ40АЖ, ЛС59-1. БрОФ7-0.2,. БрО8Н4Ц2. БрО5Ц5С2, МНЦ15-20,

Л96, ЛН65-5,

4. ЛА77-2, ЛО60-1,ЛЦ14К3С3, БрО3Ц12С5, БрАЖ9-4, МН19, МНЖМц30-1-1, БрО10Ц2, БрАЖМц10-3-1,5 , БрА7

5.ЛЖМц59-1-1, ЛО90-1, ЛО63-3, ЛЦ23А6Ж3Мц2, БрА7, БрО8С12, БрНХК2,5-0,7-0,6, МНЖКТ5-1-0,2-0,2, БрХ,. БрО5Ц5С2

6.Л96,, ЛАЖ60-1-1, ЛО60-1, ЛЦ16К4, ЛЦ40Мц3Ж, , БрОЦ4-4, БрО19, БрО3Ц12С5,

ЛЖС58-1-1, ЛС74-3.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №5

ОЦЕНКА СВАРИВАЕМОСТИ СТАЛЕЙ. ФОРМУЛА УГЛЕРОДНОГО ЭКВИВАЛЕНТА

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

научиться определять свариваемость для различных групп сталей в зависимости от химического состава.

ЗАДАЧИ РАБОТЫ:

- Знать основные группы и марки материалов, свариваемых ручной дуговой сваркой (наплавкой, резкой) плавящимся покрытым электродом;

- научиться выбирать материалы для сварки различных сталей

ОБОРУДОВАНИЕ И МАТЕРИАЛЫ: компьютор, электронное пособие, учебная и справочная литература, раздаточный материал.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ:

1. Внимательно прочитайте основные сведения по теме.

2. Изучите методику расчета эквивалента углерода для различных марок сталей при определении свариваемости.

Порядок выполнения расчёта:

Записать марку стали (согласно карточки-задания)
Записать количественное содержание основных легирующих элементов в указанной марке стали (из карточки-задания или найти в Интернете – «марочник сталей», справочнике)
Выбрать и записать формулу для определения эквивалента углерода (по максимально близкому количеству легирующих добавок содержащихся в стали данной марки с указанными в формуле). Можно использовать формулу из конспекта урока.
Рассчитать величину С_эквв% по выбранной формуле, подставив величины содержания углерода и легирующих элементов. (точность расчётов – до сотых долей процента) и толщины металла.
Сравнить полученное значение С_эквсо значениями в таблице и определить к какой группе сталей по свариваемости относится данная марка стали, и какой вид термообработки требуется.

8. Составить отчет.

9. Ответить на контрольные вопросы.

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ

Свариваемость - свойство металла или сочетания металлов образовывать при установленной технологии сварки соединение, отвечающее требованиям, обусловленным конструкцией и эксплуатацией изделия.

Под свариваемостью понимается способность стали данного химического состава давать при сварке тем или иным способом высококачественное сварное соединение без трещин, пор и прочих дефектов.

Свариваемость не является неизменным свойством металла, подобно физическим свойствам его. Наряду с технологическими характеристиками металла свариваемость его определяется способом и режимом сварки, составом присадочного металла, сварочного флюса, электродного покрытия, защитного газа, а также конструкцией сварного узла и условиями эксплуатации изделия.

Различают физическую и технологическую свариваемость.

Физическая свариваемость предполагает способность металлов образовывать в результате сварки каким-либо способом монолитные соединения с химической связью. Большинство металлов и сплавов обладают хорошей физической свариваемостью.

Технологическая свариваемость представляет собой технико-экономический показатель и характеризует возможность получения сварного соединения требуемого качества, удовлетворяющего требованиям надежности конструкции при эксплуатации и наименьшей стоимости при изготовлении.

Технологическая свариваемость зависит как от свойств основного металла, так и от состава наплавляемого (присадочного, электродного) металла, способа и режима сварки, используемых флюсов, покрытий, защитных газов, конструкции сварного узла и условий эксплуатации изделия

При оценке свариваемости роль химического состава стали является превалирующей. По этому показателю в первом приближении проводят оценку свариваемости.

При оценке влияния химического состава на свариваемость сталей, кроме содержания углерода, учитывается также содержание других легирующих элементов, повышающих склонность стали к закалке. Это достигается путем пересчета содержания каждого легирующего элемента стали в эквиваленте по действию на ее закаливаемость с использованием переводных коэффициентов, определенных экспериментально. Суммарное содержание в стали углерода и пересчитанных эквивалентных ему количеств легирующих элементов называется углеродным эквивалентом. Для его расчета существует ряд формул, составленных по различным методикам, которые позволяют оценить влияние химического состава низколегированных сталей на их свариваемость:

или

Свариваемость сталей оценивается по четырехклассной системе:

ХС – хорошая свариваемость;

УС – удовлетворительная свариваемость;

ОС – ограниченная свариваемость;

ПС – плохая свариваемость.

Существует целый ряд методик оценки свариваемости. Одна из них: оценка свариваемости по эквиваленту углерода.

Определение свариваемости стали с учетом ее химического состава определяется по формуле:

, (1)

где C, Mn, Ni, Cr, Mo, V - %-ое содержание компонентов в стали.

С учетом толщины металла поправка к эквиваленту углерода рассчитывается по формуле:

N = 0,005· S· Сэ, (2)

где N – поправка к эквиваленту углерода;

S – толщина свариваемого металла;

Сэ – эквивалент углерода;

0,005 – коэффициент толщины.

Полный эквивалент углерода рассчитывается по формуле:

Сэкв = Сэ(1 + 0,005·S), (3)

Стали, у которых Сэ = 0,2...0,45%, хорошо свариваются, не требуют предварительного подогрева и последующей термообработки.

Предварительный подогрев в случае необходимости может определяться по формуле:

, (4)

Таблица 1 – Химический состав сталей

Марка стали	ГОСТ	Содержание элементов, %
C	Si	Mn	Cr	Ni	Cu	Другие элементы
Cт3пс	380-94	0,14-0,22	0,05-0,17	0,40-0,85	<0.3	<0.3	<0.3
09Г2	19281-89	<0.12	0,17-0,38	1,40-1,80	<0.3	<0.3	<0.3
14Г2	19281-89	0,12-0,18	0,17-0,37	1,20-1,60	<0.3	<0.3	<0.3
17ГС	19281-89	0,14-0,20	0,40-0,60	1,0-1,40	<0.3	<0.3	<0.3
09Г2С	19281-89	<0,12	0,50-0,80	1,30-1,70	<0.3	<0.3	<0.3
10ХСНД	19281-89	<0,12	0,80-1,10	0,50-0,80	0,6-0,9	0,5-0,8	0,4-0,6
10ХНДП	19281-89	<0,12	0,17-0,37	0,30-0,60	0,5-0,8	0,3-0,6	0,3-0,5	Фосфор 0,070-0,012

Контрольные вопросы:

Как оценивается свариваемость по эквиваленту углерода?
Оцените свариваемость заданных сталей.
Чему равно предельное содержание эквивалента углерода для хорошо свариваемых сталей?

Содержание отчета:

Название работы.
Цель работы.
Материальное обеспечение.
Расчет эквивалента углерода для заданных сталей.
Ответы на контрольные вопросы.
Вывод.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 6

ТЕМА: ВЛИЯНИЕ ЛЕГИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ НА СВАРИВАЕМОСТЬ СТАЛЕЙ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

научиться определять свариваемость для различных групп сталей в зависимости от химического состава.

ЗАДАЧИ РАБОТЫ:

- научиться выбирать материалы для сварки различных сталей

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ:

1.Внимательно прочитайте основные сведения по теме.

2.Изученный материал систематизируйте в форме таблицы.

3.Изучить свойства и применение легированных сталей и расшифровать; марки сталей.

Легирующий компонент	Влияние ЛК на свариваемость

1	45Х	10	20ХНР	19	15ХА
2	45Г	11	40ХН	20	ШХ15
3	18ХГТ	12	30ХГСА	21	10Г2А
4	40ХГТР	13	18Х2М4ВА	22	12ХНЗА
5	40ХС	14	20ХН4ФА	23	18Х2Н4ВА
6	20ХМ	15	38ХНЗМФА	24	50ХФА
7	30ХЗМФ	16		25	40ХНМА
8	40ХФА	17		26	30ХГСА
9	20Н2М	18

Результаты занести в таблицу.

№ п/п	Марка сплава	Расшифровка марки сплава	Свойства(классификация по свариваемости)	Применение

		-

Сделать вывод.

Ответить на вопросы:

Какая сталь называется легированной?
Классификация сталей по содержанию легирующих элементов.
Влияние легирующих элементов на свойства стали

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ:

Влияние легирующих элементов на свариваемость металлов

При сварке металлов, имеющих различные легирующие элементы (Молибден, Кремний, Хром и др.) могут возникать различные проблемы, влияющие непосредственно на качество полученного сварного соединения (трещины, поры, непровары и т.д.). Для того, чтобы избежать трудностей и проблем, необходимо очень хорошо знать, как влияет тот или иной легирующий элемент на свариваемость изделия.

Знание влияния легирующих элементов на свариваемость различных сталей поспособствует лучшему пониманию процессов сварки.

Углерод
Один из самых значительных химических элементов в сталях.
Содержание углерода в сталях влияет на прочность, закаливаемость, вязкость, свариваемость.
У низкоуглеродистых сталей (углерода менее 0,25%) свариваемость практически не ухудшается.
При увеличении содержания углерода свариваемость резко ухудшается, так как в зонах ЗТВ (зонах термического влияния) возникает большое количество закалочных структур, которые вызывают трещины. При высоком содержании углерода в присадочном материале увеличивается вероятность образования пор.

Марганец
Марганец является хорошим раскислителем. Электроды или проволоку необходимо применять при сварке в среде СО2. При содержании марганца в металле до 0,8 %, процесс сварки не усложняется. При увеличении содержания стали в металле (1,8%-2,5%) появляется опасность возникновения ХТ (холодных трещин), т.к. марганец способствует появлению хрупких структур (закалочных). При повышенном содержании марганца (11-16%) во время сварки происходит интенсивное выгорание данного вещества. Следовательно, необходимо применять специальные меры, например, использовать сварочные материалы с большим содержанием марганца.

Кремний
Так же как и марганец является хорошим раскислителем. При малом количестве кремний (до 0,03%) на свариваемость не влияет. При содержании кремния 0,8-1,5% свариваемость ухудшается из-за повышенной жидкотекучести кремнистой стали и образования тугоплавких оксидов кремния. При повышенном содержании кремния, из-за увеличенной жидкотекучести особенно опасно появление горячих трещин.

Хром
Содержание хрома в сталях способствует увеличению коррозионной стойкости. Но, при сварке сталей образуются карбиды хрома, которые увеличивают твердость в ЗТВ (зоне термического влияния). Также образуются тугоплавкие окислы, которые затрудняют процесс сварки, а значит ухудшают свариваемость.

Никель
Содержание никеля в сталях способствует увеличению ударной вязкости, которая особенно важная при работе сталей при низких температурах. Также никель способствует увеличению пластичности, прочности стали и измельчению зерна. При этом свариваемость стали не ухудшается. Но, из-за высокой цены данного легирующего элемента, применение ограничено экономическими соображениями.

Молибден
Содержание молибдена в сталях увеличивает несущую способность при высоких температурах и ударных нагрузках, измельчает зерно.
С другой стороны, молибден способствует образованию трещин в ЗТВ и наплавленном металле шва.
Во время сварке окисляется и выгорает. Следовательно, необходимо использовать специальные меры.

Вольфрам
Содержание вольфрама в сталях резко увеличивает твердость стали и ее работоспособность при высоких температурах (красностойкость).
С другой стороны, вольфрам затрудняет процесс сварки и активно окисляется.

Ванадий
Содержание ванадия в сталях резко увеличивает закаливаемость стали. Из-за закаливаемости, а также из-за окисления ванадия и его выгорания, ухудшается свариваемость сталей.

Титан
Использование титана как легирующий элемент обусловлено его высокой коррозионной стойкостью.

Ниобий
Использование ниобия, аналогично титану, обусловлено его высокой коррозионной стойкостью. При сварке сталей ниобий способствует образованию горячих трещин.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 7

ТЕМА: ОСОБЕННОСТИ СВАРКИ АЛЮМИНИЯ И ЕГО СПЛАВОВ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

Изучить технику и технологию ручной дуговой сварки алюминия и его сплавов плавящимся покрытым электродом.

ОБОРУДОВАНИЕ И МАТЕРИАЛЫ: Раздаточный материал, образцы сплавов алюминия

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ:

1.Внимательно прочитайте основные сведения по теме.

2.Выполните технологическую задачу( по вариантам)

ЗАДАЧА: Необходимо выполнить заварку дефекта литого корпуса разработайте технологию дуговой сварки покрытыми электродами, результаты занесите в таблицу.

Марка сплава, толщина	Способ подготовки кромок	Способ зачистки перед сваркой	Способ сборки	Марка, диаметр электрода,	Сила, род и полярность сварочного тока
АМц1, 5мм
АМг, 8мм
Д16, 10мм

3. Ответьте на контрольные вопросы.

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ

Наиболее важные области применения алюминиевых сплавов в настоящее время – авиационная и ракетная техника. Высокие удельные характеристики, технологичность, ценовая доступность – ценные свойства, изначально определившие выбор авиаконструкторов. Для работы узлов в реальных условиях эксплуатации в космосе необходима также стойкость материалов к воздействию факторов космического пространства: высокого вакуума, перепадов температур, радиации и пр. В настоящий момент этим требованиям максимально отвечают алюминиевые деформируемые сплавы, которые и используются наиболее активно.

Наглядные примеры – материалы конструкции планеров отечественного орбитального корабля «Буран» и американского космического корабля "Space Shuttle".

Алюминий и его сплавы.

Алюминий – легкий, плотность 2,7 г/см³ , температура плавления 658⁰С, обладает высокой тепло- и электропроводностью, низкой прочностью, большим сродством к кислороду. Сплавы алюминия занимают второе место в мире по применению после стали. Из них изготавливают емкости для химической и пищевой промышленности, корпуса ракет и судов, самолеты, вагоны, посуду и многое другое. Это обусловлено малой массой и хорошими механическими свойствами сплавов алюминия. Прочность некоторых сплавов достигает 600

МПа (как сталь).

Алюминиевые сплавы в зависимости от химического состава, способа применения и вида обработки делят на деформируемые (используемые в катанном, прессованом, кованном видах) и литейные(используемые в виде литья).

Все деформируемые сплавы делят на две категории:

Первая категория – сплавы, термически не упрочняемые, к ним относятся двойные сплавы типа АМц (Al – Mц) и АМг (Al-Мg). Они характеризуются умеренной прочностью, хорошей пластичностью, повышенной коррозионной стойкостью.

Вторая категория– термически упрочняемые сплавы, которые делятся на три группы:

1 группа – авиали типа АВ (Al-Mg-Si) обладают хорошей коррозионной стойкостью в естественно состаренном состоянии;

2 группа – дуралюмины типа Д (Al-Cu-Mg), имеющие широкое распространение. Эти сплавы имеют различные свойства, поэтому их делят на три подгруппы:

1) дуралюмины с хорошей пластичностью (Д18, Д3П);

2) дуралюмины средней прочности (Д1);

3) дуралюмины повышенной прочности (Д16, Д17).

3 группа – сплавы высокой прочности (В95, он состоит из Al-Cu-Mg-Zn).

Технический алюминий и все термически не упрочняемые сплавы хорошо свариваются. Из термически упрочняемых сплавов к свариваемым относятся АВ, АД31, АД33, АД35, Д20, ВАД1, АЦМ, В92Ц (Al-Zn-Vg-Cu).

Особенности сварки алюминия.

1) Легкая окисляемость алюминия приводит к образованию плотной тугоплавкой пленки Al₂O₃(температура плавления 2050⁰, плотность 3,6 г/см³, прочность до 200 МПа). Оксидная пленка образуется на поверхности основного металла, на поверхности капли присадочного металла, на поверхности сварочной ванны, препятствует сплавлению частиц металла, так как при нагреве металл под пленкой расплавляется быстрее, пленка разламывается, попадает в сварочную ванну и загрязняет сварной шов неметаллическими включениями, резко снижая показатели прочности и пластичности.

2) Для обеспечения формирования шва при сварке необходимо разрушить оксидную пленку. Это достигается за счет катодного распыления при горении сварочной дуги в среде аргона (переменный ток, постоянный ток обратной полярности), высокой концентрации теплоты при сварке в гелии на постоянном токе прямой полярности, воздействия составляющих флюса или покрытия электрода. Действием тока может быть разрушена тонкая пленка оксида. Толстые оксидные пленки необходимо удалять перед сваркой механическим или химическим путем.

3) Алюминий при расплавлении не меняет своего цвета, поэтому затруднено визуальное наблюдение за процессом сварки и управление им, это может

привести к прожогам. Прожоги образуются в связи с высокой жидкотекучестью и малой прочностью при температуре более 550⁰ С. Для их предотвращения необходимо при однослойной сварке или сварке первых слоев многопроходных швов с большой погонной энергией необходимо применять формирующие подкладки из графита или стали.

4) Высокий коэффициент теплового расширения (в два раза выше, чем стали) приводит к значительным остаточным деформациям. Поэтому при сварке необходимо прибегать к жесткому закреплению листов с помощью пневматических или гидравлических прижимов на специальных стендах для крепления полотнищ и секций из этих сплавов. Ввиду высокой теплопроводности алюминия приспособления следует изготавливать из материалов с низкой теплопроводностью (легированные стали и т. п.)

5) Высокая растворимость водорода в расплавленном алюминии и резкое изменение растворимости при переходе алюминия из жидкого состояния в твердое, в момент кристаллизации и при большой скорости охлаждения, приводит к образованию пор. Растворимость водорода снижается при введении в алюминий Сu, Si и Sn, тогда как добавки Mn, Ni, Mg, Fe и Cr, наоборот, вызывают ее повышение. Основными источниками появления водорода в среде инертных газов является влажность защитной среды и присутствие газов и влаги на поверхности свариваемого материала. При этом основной объем водорода (около 60 %) поступает с поверхности металла сварочной проволоки.

Для уменьшения пористости и повышения плотности сварного соединения поверхности кромок и проволоки подвергают обработке (химическое травление, шабрение).

6) Алюминий склонен к образованию кристаллизационных трещин, особенно в присутствии в нем железа (более 0,8 %) и кремния (более 0,6 %). Повышенная склонность к образованию кристаллизационных горячих трещин наблюдается при сварке сплавов систем Al-Mg, Al-Cu, Al-Zn и Al-Si. Металлургические способы уменьшения склонности к образованию трещин предусматривают введение в основной металл и сварочную проволоку химических элементов, которые изменяют пластичность металла в твердо-жидком состоянии.

7) При сварке термоупрочняемых сплавов металл под действием термического цикла сварки разупрочняется в зоне термического влияния. Прочность сварного соединения в этой зоне составляет 60…70 % прочности основного металла, поэтому после сварки целесообразно осуществлять термообработку (закалку или искусственное старение) для восстановления исходных свойств металла.

1.3 Подготовка металла к сварке. Независимо от способа сварки

алюминиевые изделия перед сваркой должны проходить специальную

подготовку.

Перед сборкой детали стыкуемых кромок нужно зачистить на ширине 20…100 мм (в зависимости от способа сварки) шабером или стальной щеткой из нагартованной коррозионно-стойкой проволоки диаметром 0,1…0,2 мм

при длине ворса 30 мм. Затем кромки обезжиривают растворителем (бензин, ацетон). Качество будет выше, если вместо растворителя детали травить 5…8 минут в щелочной ванне при температуре 65⁰С с последующей промывкой и сушкой.

Сварочную проволоку очищают от смазки паром или горячим водой, травят 5…10 минут в 2…3 % растворе щелочи NaOH при температуре 60…70⁰ С, промывают проточной водой при температуре 50⁰ С, в холодной воде и осветляют в 15 % растворе азотной кислоты в течении 2…5 минут при температуре 60…70⁰ С.

При массовом производстве механическую зачистку заменяют травлением по режиму для проволоки.

Важно соблюдать нормативную длительность хранения материалов перед сваркой. Основной металл после шабрения должен храниться не более трех часов, сварочная проволока после химического травления – не более восьми часов. Необходимо обеспечить определенные производственные условия: влажность воздуха не более 75…85 %, запыленность по 4 классу чистоты и температура 18…20⁰ С. В сборочных цехах не допускается выполнение работ, связанных с интенсивным образованием пыли и дыма (газовая резка, электродуговая сварка, зачистка абразивными кругами и т. п.)

Без разделки кромок можно сваривать детали с толщиной кромок до 3…6 мм, а с двух сторон – до 10 мм. Разделку делают V-образную с углом раскрытия кромок 60 –70° (меньше, чем на стали) и с притуплением не менее 0,25 толщины кромок.

1.4 Сборка конструкций под сварку.

Сборка осуществляется в кондукторах, надёжно фиксирующих положение деталей. Элементы кондукторов, непосредственно соприкасающихся с деталями, изготовляют из немагнитных материалов.

Кондуктор должен обеспечивать поворот детали в положение, удобное для сварки, и не препятствовать усадке элементов, особенно при толщине более 10 мм. При сварке в кондукторах или без них следует пользоваться подкладками и прижимами, облегчающими формирование шва при сварке покрытыми электродами, угольной дугой или неплавящимся электродом в аргоне.

При сварке без кондукторов соединяемые элементы закрепляют с помощью прихваток, которые выполняют покрытыми электродами или неплавящимися электродами в аргоне. В угловых и нахлёсточных соединениях прихватки ставят без присадочного материала. А в стыковых – с присадочным.

Толщина элементов, Мм	Длина прихваток, мм	Расстояние между прихватками, мм
2…8	20…35	100…200
10…20	40…80	200…300
25…30	70…120	300…400

При толщине элементов до 3 мм прихватки выполняют на всю толщину материала. При длинных соединениях прихватки расплагают от середины соединения к краям. Прихватки в стыковых, многослойных соединениях располагают со стороны, обратной сварке первого слоя шва и при сварке шва их следует удалить. Перед сваркой прихватки необходимо осмотреть, дефектные удалить и выполнить вновь, а затем очистить и обезжирить.

1.5 Сварка алюминия и его сплавов покрытыми электродами.
Сварку покрытыми электродами применяют в основном для малоответственных конструкций из-за невозможности получить шов близкий по механическим свойствам основному металлу. В качестве покрытий электродов применяют смеси из хлористых и фтористых солей. Толщина покрытия не более 0,3…0,5 мм. Для сварки алюминия и его сплавов используют электроды ОЗА-1, АФ-4А, ЭЮ-1, АФ4аКР. Электрод ОЗА-2 предназначен для заварки дефектов литья и наплавки.

Перед сваркой электроды просушивают при температуре 150-200°С в течении 2-х часов. Сварку указанными электродами производят постоянным током обратной полярности, короткой дугой без поперечных колебаний электрода. Возможно, выполнять сварку в вертикальном положении. Диаметр электрода подбирают в зависимости от толщины материала.

Таблица 2

Диаметр электрода

Толщина материала, мм	до 3	3…5	5…8	10 и более
Диаметр электрода, мм	3	4	5	6; 8; 10

Сварочный ток принимают (40-50)d электрода, напряжение дуги 30…36 А. Применяют предварительный подогрев при толщине 8-10 мм до 200-240°С, а при толщине 12-20 мм – до 300-350°С с целью снижения скорости охлаждения, удаления из шва водорода и уменьшения пористости шва. Сварку рекомендуется выполнять непрерывно в пределах одного электрода, так как плёнка шлака на кратере и конце электрода препятствует повторному зажиганию дуги.

Контрольные вопросы:

Опишите технологию выполнения сварки алюминия и его сплавов.
Трудности при сварке алюминия и его сплавов.
Какие свойства алюминия определяют его свариваемость?
Маркировка алюминия и его сплавов.
Приведите марки сварочных алюминиевых проволок.
Какие существуют способы борьбы с оксидной пленкой алюминия?

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 8

ТЕМА: «ТЕХНОЛОГИЯ СВАРКИ МЕДИ И ЕЕ СПЛАВОВ»

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

Изучить технику и технологию ручной дуговой сварки меди и ее сплавов плавящимся покрытым электродом.

ОБОРУДОВАНИЕ И МАТЕРИАЛЫ: Раздаточный материал, образцы сплавов меди.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ:

1.Внимательно прочитайте основные сведения по теме.

2.Выполните технологическую задачу( по вариантам)

Марка сплава, толщина	Способ подготовки кромок	Способ зачистки перед сваркой	Способ сборки	Марка, диаметр проволоки,	Сила, род и полярность сварочного тока
ЛК80-2, 5мм
Бр010С10, 8мм
МЗр, 10мм

3. Ответьте на контрольные вопросы.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Температура плавления меди 1083°С

Марка	Свариваемость	Технологические особенности сварки
Медь катодная		Электродная проволока Бр.КМц 3-1; МНЖКТ-5-1 -0,2-0,2; Бр.ОЦ 4-3; Бр.ОЦ 4-3; БР.Х 0,7 При толщине более 8-10 мм необходим предварительный подогрев до 200-300°С
М00к, М0к, М1к	Хорошая
Медь раскисленная
Mlp, М2р, МЗр	Хорошая
Медь рафинированная
М2, М3	Хорошая
Бронзы оловянные литейные		Электродная проволока той же марки, что и основной металл При толщине более 10-15 мм необходим предварительный подогрев до 500-600°С Защитные газы Ar, Не, N₂
Бр03Ц12С5, Бр05Ц5С5, Бр08Ц4, Бр010Ф1, Бр010Ц2	Удовлетворительная
Бр03Ц7С5Н1, Бр04Ц7С5, Бр010С10	Плохая
Бронзы безоловянистые литейные
БрА9Ж3Л	Хорошая
БрА9Мц2Л, БрА10ЖЗМц2, БрА11Ж6Н6, БрА7Мц15Ж3Н2ц2	Удовлетворительная
Бронзы деформируемые
Бр0ф7-0,2, БрХ1, БрКМц3-1, БрБ2	Хорошая
БрАМц9-2, БрАЖН9-5-2, БрАЖ9-4, БрСр1	Удовлетворительная
БрА5, БрА7	Плохая
Латуни деформируемые		Электродная проволока Бр.ОЦ 4-3; Бр.КМц 3-1; ЛК62-0,5; ЛК80-3; ЛМц59-0,2 При толщине более 12 мм необходим предварительный подогрев до 300-350°С
JI96, ЛА77-2, ЛК80-2	Хорошая
ЛМцС58-2, ЛС3, Л062-1	Удовлетворительная
ЛС59-1, ЛС60-1	Плохая

Трудности при сварке меди и ее сплавов

Высокая теплопроводность меди (в 6 раз выше, чем у железа) осложняет сварку соединений с несимметричным теплоотводом;

Большая жидкотекучесть (в 2--2,5 раза выше, чем у стали) затрудняет сварку вертикальных и потолочных швов;

Интенсивное окисление с образованием закиси меди (Cu₂О), хорошо растворяемой в расплавленном металле, приводит к образованию трещин;

Активная способность меди поглощать газы (кислород и водород) при расплавлении приводит к пористости шва и горячим трешинам

Большой коэффициент линейного расширения меди (в 1,5 раза выше чем у стали) влечет та собой значительные деформации и напряжения

Подготовка к сварке

Кромки под сварку подготавливают механическим способом. Для меди толщиной 6-18 мм рекомендуются V- и X-образные разделки.

Свариваемые детали и присадочную проволоку очищают от окислов и загрязнений до металлического блеска и обезжиривают. Механическую зачистку кромок выполняют наждачной бумагой, металлическими щетками и т.д. Использовать наждачную бумагу и абразивный камень с крупным зерном не рекомендуется.

Главное при сварке меди - защита сварочной ванны от кислорода. Она достигается при помощи раскисления фосфором, алюминием и серебром. Поэтому следует использовать электродную проволоку, легированную этими раскислителями.

Свариваемые кромки и присадочную проволоку можно очищать травлением в растворе, состоящем из:

· 75 см³/л HNO₂;

· 100см³/л H₂SO₄:

· 1 см³/л НСl

с последующей промывкой в воде и щелочи и сушкой горячим воздухом.

Предварительный подогрев конструкций с толщиной стенки 10-15 мм возможен газовым пламенем, рассредоточенной дугой или другими способами.

Сборку стыков под сварку ведут либо в приспособлениях, либо с помощью прихваток. Зазор в стыкуемых заготовках соблюдают одинаковым на всем протяжении. Прихватки должны быть минимального сечения, чтобы в процессе сварки их можно было переплавить. Поверхность прихваток необходимо очистить и осмотреть, чтобы на них не было горячих трещин. При сварке в нижнем положении используют графитовые подкладки или медные пластины, охлаждаемые водой.

Выбор параметров режима сварки

Например, при ручной дуговой сварке покрытыми электродами величина тока выбирается из расчета Icв=(50--60) Øэ, Øгде — диаметр электрода? сварка ведется на постоянном токе с подогревом до 200—250°С. Одним из важнейших параметров режима сварки меди плавящимся электродом является длина дуги. Шов качественно формируется при длине дуги 4-5 мм.

Стыковые соединения сваривают на подкладных элементах.

Техника сварки

Медь сваривают с минимальным числом проходов.

Сварку ведут "углом вперед" справа налево. Для формирования обратной стороны шва стыковых соединений используют графитовые или медные водоохлаждаемые подкладки. Двухсторонние соединения выполняют с формированием шва на весу или по подварочному шву наложенному ручной аргонодуговой сваркой W-электродом.

Контрольные вопросы:

Трудности при сварке меди и ее сплавов.
В чем особенность техники сварки меди и ее сплавов?.
По какой формуле рассчитывается сила сварочного тока при сварке меди и ее сплавов?

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 9

ТЕМА: «ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СВАРКИ МАГНИЯ»

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

Изучить технику и технологию ручной дуговой сварки титана и магния плавящимся покрытым электродом.

ОБОРУДОВАНИЕ И МАТЕРИАЛЫ: Раздаточный материал, образцы титана.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ:

1.Внимательно прочитайте основные сведения по теме.

2.Составьте конспект вопросов:

1.Свойства магния.

2.Трудности при сварке магния.

3.Подготовка кромок магния и его сплавов в сварке.

4. Особенности технологии сварки магния и его сплавов.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Магний обладает еще большим сродством к кислороду, чем титан; поэтому его свариваемость хуже свариваемости титана.

Магний, соединяясь с кислородом, образует тугоплавкую и тяжелую окись магния. Температуры плавления магния и окиси магния соответственно равны 651 и 2150°С,удельные плотности - соответственно 1,74 и 3,2 г/см³, т.е. почти в 1,5 раза меньше плотности алюминия и в 4,5 раза меньше плотности железа, поэтому удельные показатели механических характеристик многих сплавов на основе магния превосходят аналогичные показатели свойств других материалов. Плотность магниевых сплавов - около 1,8 г/см³. Временное сопротивление сплавов при растяжении составляет от 21 до 34 кгс/см².

Магний и его сплавы являются наиболее легкими конструкционными материалами. Наиболее распространенными легирующими элементами в магниевых сплавах являются алюминий и цинк.

Отличительной чертой магния и его сплавов является повышенная чувствительность к коррозии во многих средах. Это объясняется тем, что оксидная пленка на поверхности металла рыхлая и не обладает высокими защитными свойствами, например оксидная пленка на алюминии.

Магний – один из наиболее активных по отношению к кислороду металлов. В результате его окисления образуется оксид MgO, покрывающий поверхность металла пленкой. Температура плавления оксида магния 2800 ºС, плотность 3,65 г/см³. В связи с высокой температурой плавления оксидная пленка на магниевых сплавах, также как и при сварке алюминия, затрудняет образование общей сварочной ванны и должна быть разрушена или удалена в процессе сварки. Оксидная пленка на магниевых сплавах отличается рыхлостью и способна удерживать большое количество влаги.

Водород обладает способностью растворяться в магнии в гораздо больших количествах, чем в алюминии. При температуре плавления металла в нем растворяется до 50 см³/100 г металла и резко снижается при кристаллизации. В связи с понижением растворимости водорода в жидком металле при охлаждении имеется возможность выделения его в виде пузырьков и образования газовых пор. Мерами снижения пористости при сварке магниевых сплавов является уменьшение поверхности основного и присадочного металлов, участвующих в образовании швов, и применение тщательной обработки поверхности проволоки и свариваемых кромок перед сваркой. При кристаллизации магния в металле шва образуется крупнокристаллическая структура. Появление эвтектики по границе зерен в виде сплошных прослоек приводит к образованию горячих трещин. Повышение сопротивляемости сплавов к образованию горячих трещин достигается введением в их состав модификаторов.

При сварке магниевых сплавов, упрочняемых термообработкой наряду с укрупнением зерна в зоне термического влияния, возможен распад твердого раствора и оплавление границ зерен. Это приводит к разупрочнению металла околошовной зоны (до 0,7–0,9 прочности основного металла) и иногда к образованию трещин. В связи с высоким коэффициентом теплового расширения магниевых сплавов в сварных соединениях возникают остаточные напряжения при сварке, вызывающие коробление конструкций. Деформации могут способствовать возникновению трещин. Для предупреждения трещин и уменьшения деформаций, особенно для толстых деталей, в некоторых случаях рекомендуется сварка с подогревом, а иногда и последующая термообработка для снятия напряжений.

Магниевые сплавы свариваются вольфрамовым электродом в защитной среде аргона.

Газовая сварка, дуговая сварка покрытыми электродами и угольным электродом применяются редко. Аргонодуговую сварку рекомендуется применять для всех магниевых сплавов. Газовую сварку можно применять только для сплавов марок МА1, МА2, МА8, МЛ2, МЛ5 и МЛ7 и лишь с применением флюса из фтористых солей.

Наилучшим флюсом считают флюс ВФ-156 (33,3% фтористого бария, 24,8% фтористого магния, 19,5% фтористого лития, 14,8% фтористого кальция, 4,8% натриевого криолита, 2,8% окиси магния).

Из всех способов сварки основное значение в настоящее время имеют способы дуговой сварки магниевых сплавов в среде аргона вольфрамовым и плавящимся электродами. При сварке этими способами исключается опасность коррозии, вызванной остатками флюсов. Основное и наиболее желательное соединение стыковое. Сварка их производится на подкладках с достаточно глубокими канавками, обеспечивающими удаление оксидных включений в проплав. В связи с недостаточной пластичностью магниевых сплавов отбортовка кромок даже для металла малых толщин практически не применяется. Встык без скоса кромок рекомендуется сваривать соединения только за один проход при односторонней сварке на прокладках. Двусторонняя сварка стыковых соединений без разделки кромок не рекомендуется из-за опасности появления в швах большого количества оксидных включений.

При сварке соединений из металла толщиной более 6–10 мм применяют разделку с односторонним скосом кромок и для металла толщиной более 20 мм при наличии двустороннего подхода – разделку с двусторонним скосом кромок. В последнем случае перед выполнением шва с обратной стороны необходима предварительная разделка корня первого шва.

Непосредственно перед сваркой поверхность кромок свариваемых деталей подвергают специальной обработке для удаления оксидной или защитной пленок и имеющихся загрязнений. Для этой цели поверхность зачищают шабером или стальными щетками или обрабатывают в химических ваннах специального состава.

Для сварки конструкций из магниевых сплавов применяют: ручную и автоматическую аргонодуговую сварку вольфрамовым электродом и автоматическую сварку вольфрамовыми электродами трехфазной дугой в среде аргона первого состава. Сверку выполняют на стальных подкладках с канавками для формирования проплава. С целью разрушения оксидной пленки используют переменный ток.

Ручной и автоматической сваркой вольфрамовым электродом встык без разделки кромок за один проход могут быть сварены листы толщиной 2–6 мм. Для металла толщиной более 5 ммможет быть использована дуговая сварка плавящимся электродом со струйным пере носом электронного металла. Процесс ведется на постоянном токе обратной полярности. Сварка плавящимся электродом особенно эффективна для соединения металла большой толщины. При сварке встык без скоса кромок за один проход плавящимся электродом могут быть сварены листы толщиной 5–10 мм.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 10

ТЕМА: «ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЦЕССА НАПЛАВКИ»

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

Изучить технику и технологию ручной дуговой наплавки плавящимся покрытым электродом.

ОБОРУДОВАНИЕ И МАТЕРИАЛЫ: Раздаточный материал, образцы деталей .

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ:

1.Внимательно прочитайте основные сведения по теме.

2.Ответьте на контрольные вопросы.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Одной из важных отраслей современной сварочной техники является наплавка.

Наплавкой называется процесс нанесения слоя расплавленного металла на поверхность металлического изделия.

Наплавкой на изделии образуют поверхностный слой (или слои) с особыми свойствами:

износостойкость,
кислотоупорность,
жаростойкость,
антифрикционность и др.

Износостойкость – способность материала сопротивляться поверхностному разрушению под действием внешнего трения.

Коррозионная стойкость – способность материала сопротивляться действию агрессивных кислотных, щелочных сред.

Жаростойкость – это способность материала сопротивляться окислению в газовой среде при высокой температуре.

Жаропрочность – это способность материала сохранять свои свойства при высоких температурах.

Хладостойкость – способность материала сохранять пластические свойства при отрицательных температурах.

Антифрикционность – способность материала прирабатываться к другому материалу. (способность материала обеспечивать низкий коэффициент трения скольжения и тем самым низкие потери на трение и малую скорость изнашивания сопряженной детали).

Наплавку используют как в ремонтном деле, так и при изготовлении новых деталей.

Наплавленный металл связан с основным металлом весьма прочно и образует одно целое с изделием. Толщина слоя от 0,5 до 10 мм и более. Это один из наиболее распространенных способов повышения износостойкости и восстановления деталей и конструкций.

Наплавка позволяет создавать биметаллические изделия, у которых высокая прочность и низкая стоимость сочетаются с большой долговечностью в условиях эксплуатации.

Многократное повторное восстановление изношенных деталей во много раз уменьшает расход металла для изготовления запасных частей оборудования.

Из-за износа деталей ежегодные убытки в промышленности всех стран мира составляют многие миллиарды долларов, поскольку при остановках оборудования (связанных с его ремонтом) выпуск продукции на предприятии снижается.

В процессе эксплуатации изделия подвергаются следующим видам износа:

Износ «металл по металлу» – при трении качения и скольжения деталей относительно друг друга с недостаточным количеством смазки или совсем без нее.
Ударный износ – происходит при ударных и сжимающих нагрузках, которые приводят к смятию, сжатию и растрескиванию рабочей поверхности.
Совместный ударно-абразивный износ – происходит при воздействии ударных нагрузок и режущего действия скользящих по инструменту твердых частиц, что приводит к выкрашиванию, растрескиванию и стачиванию рабочих поверхностей.
Интенсивный абразивный износ – происходит в результате воздействия сыпучих материалов, приводящего к стачиванию и эрозии рабочей поверхности. Его разновидностью является износ типа «металл по земле», встречающийся у оборудования, используемого при землеройных работах. Также разновидностью его можно считать эрозионный износ при воздействии на рабочую поверхность запыленного газового потока.
Коррозионный износ – происходит в результате коррозионного воздействия окружающей среды, а также вследствие окисления при повышенных температурах.
Кавитационный износ – имеет место в гидравлических системах.

На практике обычно реальный износ является результатом комбинированного воздействия нескольких указанных выше видов износа, причем почти всегда один из них превалирует.

Путем наплавки на рабочей поверхности изделия получаем сплав, обладающий комплексом свойств - износостойкостью, кислотоупорностью, жаростойкостью и т.д. Масса наплавленного металла не превышает нескольких процентов от массы изделия. При ремонте восстанавливаются первоначальные размеры и свойства поверхности деталей.

Увеличение стойкости важно, если от нее зависит работа того или иного агрегата, а его замена связана с простоем.

Для противостояния износу рабочие поверхности необходимо упрочнять. Один из наиболее эффективных способов упрочнения – электродуговая наплавка. Это недорогой метод продления срока службы металлических изделий нанесением на их поверхность защитного слоя. Он применяется не только для ремонта изношенных элементов конструкции, но и для придания особых свойств поверхностям новых изделий перед вводом их в эксплуатацию.

Помимо увеличения срока эксплуатации изделий, метод наплавки имеет и другие достоинства:

Сокращается количество запасных частей эксплуатируемого оборудования.
Увеличивается эффективность эксплуатации оборудования в связи с сокращением времени его простоя.
Основная часть (основа) детали может быть выполнена из дешевой низколегированной стали.
Снижаются расходы на обслуживание оборудования.

Применяется:

дуговая,
плазменно-дуговая,
вибродуговая,
импульсно-дуговая,
электрошлаковая,
индукционная,
газовая наплавка.

Наибольший объем наплавочных работ выполняется электрической сварочной дугой.

При наплавке в отличие от сварки в процессе участвует небольшое количество основного металла в связи с небольшой глубиной проплавления; поэтому внутренние напряжения и деформации изделия, склонность к образованию трещин незначительны.

Рис. 1.Основные способы наплавки плавлением:

А — угольным электродом (1), расплавлением сыпучего наплавочного сплава (2);

Б — покрытым электродом (1) или легирующим покрытием (2);

В — неплавящимся вольфрамовым электродом (1) в инертных газах

с задействованием присадочного прутка (2);

Г — плавящимся электродом (1) в защитном газе;

Д — сварка плавящейся проволокой (1) под флюсом (2);

Е — лентой плавящейся (1) в защитном газе (под флюсом);

Ж — струей плазмотрона (1) с наложенным или спеченным

из порошков наплавочного материала (2);

З —плавящимся электродом (1) с перемещаемым медным ползуном (2),

наплавляемая деталь (3); наплавленный слой (4)

Заданные свойства наплавленного слоя получают введением в его состав легирующих элементов. Способы легирования различны: за счет взаимодействия металла и шлака, поглощения элементов из окружающей газовой среды, введения в сварочную ванну металлических добавок. Чаще всего применяют последний способ, как наиболее надежный и обеспечивающий нужный состав наплавленного слоя.

Особенно важно при наплавке получить однородность химического состава наплавленного металла, а следовательно, его свойств на всей поверхности наплавляемой детали.

Дуговая наплавка в отличие от сварки развивалась гораздо медленнее. Ручная износостойкая наплавка открытой дугой известна с 20-х годов прошлого столетия, но ее промышленное применение ограничивалось коренными ее недостатками: низкой производительностью, высококвалифицированной рабочей силой, тяжелыми условиями труда, непостоянным качеством наплавленного металла, обилием различных дефектов.

Для наплавки наибольшее применение получила дуговая наплака плавящимся электродом.

Требования к качеству наплавленного металла строже чем к сварным швам. Наплавленный металл по свойствам должен существенно отличаться от основного металла. Часто в нем недопустимы поры, трещины и иные пороки, поэтому требования к нему строже, чем к сварным швам.

Автоматическая наплавка свободна от перечисленных недостатков и способствовала успешному ее внедрению.

Механизированная наплавка – это непрерывность процесса, которая достигается использованием электродной проволоки или ленты в виде больших мотков; в подводе тока к электроду на минимальное расстояние от дуги, что позволяет применять токи большой силы без нагрева электрода; в применении различных способов защиты расплавленного металла от вредного воздействия воздуха.

Оптимальный состав наплавленного металла должен быть выбран с учетом особенностей его эксплуатации, а электродная проволока, флюс, термический режим наплавки – так, чтобы наплавленный металл обладал необходимым химическим составом и физическими свойствами.

Процессы наплавки применяются при ремонте и восстановлении первоначальных размеров и свойств изделий, изготовлении новых изделий с целью обеспечения надлежащих свойств конкретных поверхностей. При восстановлении наплавку обычно выполняют тем же металлом, из которого изготовлено изделие, однако это не всегда целесообразно. Иногда необходимо получить металл, отличающийся от металла детали, так как условия эксплуатации поверхностных слоев могут значительно отличаться от условий эксплуатации всего изделия. Изготовление изделия целиком из металла, который обеспечивает эксплуатационную надежность работы его поверхностей не экономно. Целесообразно изготавливать изделие из более дешевого, но достаточно работоспособного металла и только на поверхностях, работающих в особых условиях, иметь по толщине необходимый слой другого материала (применять биметалл). Это может быть достигнуто: поверхностным упрочнением (поверхностная закалка, электроискровая и другие виды обработки); нанесением тонких поверхностных слоев значительной толщины на поверхность (на низкоуглеродистую сталь нанесением бронзы, коррозионностойкой стали и др.)

Для успешного развития наплавки промышленностью выпускается:

углеродистая, легированная стальная проволока 56 марок,
специальная наплавочная проволока 28 марок,
различные флюсы,
специальные наплавочные электроды.

Развитие наплавки направлено в первую очередь на полную механизацию трудоемких наплавочных работ за счет автоматической и полуавтоматической наплавки. Разрабатываются новые технологии.

Восстановление изношенных поверхностей и

наплавка слоев с особыми свойствами

Восстановление изношенных элементов оборудования, а также изготовление новых деталей с прочным поверхностным слоем часто разделят на три основных этапа:

Наплавка на поверхность изделия промежуточного слоя – для снижения содержания углерода и легирующих элементов в поверхностных слоях основного металла (применяется не всегда).
Восстановление первоначальных размеров изношенного изделия (достройка) – с использованием пластичных трещиностойких материалов, позволяющих наплавлять неограниченное число слоев. Если изделие эксплуатируется не в экстремальных условиях, этот этап наплавки становится завершающим. Если предполагается дальнейшая наплавка износостойкого материала, достройка выполняется до размеров, меньших первоначальным на толщину конечного слоя.
Наплавка слоев с особыми свойствами – для придания специальных свойств рабочим поверхностям изделия с целью увеличения срока его службы. Применяется как для реставрации изношенных, так и для изготовления новых деталей. Обычно осуществляется в один – два, реже в три и более слоя.

Износостойкая наплавка обычно осуществляется на изделия из:

Углеродистых и низколегированных сталей
Марганцовистых аустенитных сталей.

Рекомендации по наплавке на такие стали прямо противоположны:

При наплавке на углеродистые и низколегированные стали, как правило, нужен предварительный нагрев изделия и медленное охлаждение. Иногда после наплавки применяется термообработка. Параметры этих процессов зависят от содержания углерода и легирующих элементов в металле основы и наплавляемого материала, габаритов изделия.
Наплавка на марганцовистые аустенитные стали, наоборот, должна производиться без предварительного подогрева и последующей термообработки. Нагрев изделия при наплавке должен быть минимальным; если его температура превысит 260 °С, изделие может стать хрупким.

Углеродистые и низколегированные стали магнитны, а марганцовистые аустенитные немагнитны, поэтому их можно легко отличить с помощью магнита.

Контрольные вопросы:

В чем основное отличие процесса наплавки от сварки?
Износостойкостью называется ……………………
Коррозионной стойкостью называется ……………
Жаропрочностью называется ………………………
Жаростойкостью называется ……………………….
Антифрикционностью называется …………………
Хладостойкостью называется ………………………
Толщина наплавленного слоя должна быть ………..
Ударный износ – происходит при ……………………
Износ «металл по металлу» – происходит при ……..
Интенсивный абразивный износ – происходит в результате ………
Коррозионный износ – происходит в результате ……….
Совместный ударно-абразивный износ – происходит при …………
Кавитационный износ – имеет место ………………….
Основная часть (основа) детали может быть выполнена из ……….
Применяются следующие виды наплавки:

……………..
……………..
……………..
……………..
……………..
.....................
………………..

Процессы наплавки применяются при …………………….
Наплавка на поверхность изделия промежуточного слоя выполняется для ...
Если предполагается дальнейшая наплавка износостойкого материала, достройка выполняется до размеров, ……………………………
Наплавка слоев с особыми свойствами выполняется для ………………...
При наплавке на углеродистые и низколегированные стали, как правило, нужен …

Критерии оценивания:

«5» - 20- 17 баллов;

«4» - 16- 13 баллов;

«3» - 11- 8 баллов;

«2» - 7и менее баллов.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 11

ТЕМА: «ЭЛЕКТРОДЫ ДЛЯ ДУГОВОЙ НАПЛАВКИ»

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

Изучить материалы для ручной дуговой наплавки плавящимся покрытым электродом.

ОБОРУДОВАНИЕ И МАТЕРИАЛЫ: Раздаточный материал, образцы деталей .

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ:

1.Внимательно прочитайте основные сведения по теме.

2.Выполните технологическую задачу.

ЗАДАЧА: Необходимо выполнить восстановление автосцепки покрытыми электродами, для этого предложено10 типов электродов для наплавки. Определите:

А. Примерный химический состав наплавленного металла,

Б.Выберите марку электрода,

В. Применение электрода каждого типа, результаты занесите в таблицу.

	Тип электрода	Марка электрода	Примерный химический состав наплавленного металла	Применение электрода
1	Э-80В18Х4Ф
2	Э-65Х11Н3
3	Э-95Х7Г5С
4	Э-10Г2
5	Э-300Х28Н4С4
6	Э-37Х9С2
7	Э-90В10Х5Ф2
8	Э-08Х17Н8С6Г
9	Э-10К18В11М10Х3СФ
10	Э-320Х25С2ГР

Эталон выполнения задания

	Тип электрода	Марка электрода	Примерный химический состав наплавленного металла	Применение электрода
1	Э-80В18Х4Ф	ЦИ-1М		Наплавка металлорежущего инструмента, а также штампов для горячей штамповки в тяжелых условиях (осадка, вытяжка, прошивки)
2	Э-65Х11Н3	ОМГ-Н		Наплавка изношенных деталей из высокомарганцовистых сталей типов Г13 и Г13Л
3	Э-95Х7Г5С	12АН/ЛИВТ		Наплавка деталей, работающих в условиях интенсивных ударных нагрузок с абразивным изнашиванием
4	Э-10Г2	ОЗН-250У		Наплавка деталей, работающих в условиях интенсивных ударных нагрузок (осей, валов, автосцепок, железнодорожных крестовин, рельсов и др.)
5	Э-300Х28Н4С4	ЦС-1		Наплавка деталей, работающих в условиях интенсивного абразивного изнашивания с ударными нагрузками
6	Э-37Х9С2	ОЗШ-3		Наплавка штампов для холодной штамповки
7	Э-90В10Х5Ф2	ЦИ-2У		Наплавка металлорежущего инструмента, а также штампов для горячей штамповки в тяжелых условиях (осадка, вытяжка, прошивки)
8	Э-08Х17Н8С6Г	ЦН-6М, ЦН-6Л		Наплавка уплотнительных поверхностей арматуры для котлов, трубопроводов и нефтеаппаратуры
9	Э-10К18В11М10Х3СФ	ОЗИ-5		Наплавка металлорежущего инструмента, а также штампов для горячей штамповки в тяжелых условиях (осадка, вытяжка, прошивки)
10	Э-320Х25С2ГР	Т-590		Наплавка деталей, работающих в условиях преимущественно абразивного изнашивания

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Теоретические сведения

Электроды для наплавки

Электроды наплавочные применяются при одной из разновидностей электродуговой наплавки - износостойкой наплавке штучными покрытыми электродами.

Электродуговая наплавка - это один из наиболее распространенных и эффективных способов противостояния износу с помощью упрочнения поверхности. Это недорогой, экономически выгодный метод продлить срок эксплуатации металлических деталей путем нанесения на них защитного слоя.

Несомненным достоинством ручной электродуговой наплавки штучными электродами является возможность наплавить практически любой состав. Помимо этого, наплавка производится при помощи относительно несложного и недорогого сварочного оборудования.

Электродуговая наплавка имеет и ряд других достоинств:

Сокращение количества запасных и расходных частей рабочего оборудования;
Увеличение эксплуатационной эффективности оборудования из-за сокращения сроков простоя;
Возможность выполнения основы требуемой детали из недорогой низколегированной стали;
Снижение расходов на обслуживание рабочего оборудования.

Наиболее распространенными являются наплавочные электроды Т-590 и электроды

Т-620.

Электроды покрытые металлические для ручной дуговой наплавки. Типы электродов. Технические условия по ГОСТ

Типы металлических покрытых электродов для ручной дуговой наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами устанавливаются ГОСТ 10051-75.

ГОСТ 10051-75 не распространяется на электроды для наплавки поверхностных слоев из цветных металлов и их сплавов.

Технические условия на электроды для наплавки - по ГОСТ 9466-75.

Типы электродов для наплавки, твердость наплавленного металла - по ГОСТ 10051-75

ГОСТ 10051-75 устанавливает 44 типа покрытых металлических электродов для ручной дуговой наплавки (таблица 1).

Твердость наплавленного металла после наплавки, в зависимости от типа электродов, устанавливается без термической обработки и после термической обработки.

Таблица 1

Типы электродов для наплавки по ГОСТ 10051-75

Тип	Марка	Область применения
Э-10Г2	ОЗН-250У	Наплавка деталей, работающих в условиях интенсивных ударных нагрузок (осей, валов, автосцепок, железнодорожных крестовин, рельсов и др.)
Э-11Г3	ОЗН-300У
Э-12Г4	ОЗН-350У
Э-15Г5	ОЗН-400У
Э-30Г2ХМ	HP-70
Э-16Г2ХМ	ОЗШ-1	Наплавка штампов для горячей штамповки
Э-35Г6	ЦН-4
Э-30В8Х3	ЦШ-1
Э-35Х12В3СФ	Ш-16
Э-90Х4М4ВФ	ОЗИ-3
Э-37Х9С2	ОЗШ-3	Наплавка штампов для холодной штамповки
Э-70Х3СМТ	ЭН-60М
Э-24Х12	ЦН-5
Э-20Х13	48Ж-1
Э-35Х12Г2С2	НЖ-3
Э-100Х12М	ЭН-Х12М
Э-120Х12Г2СФ	Ш-1
Э-10М9Н8К8Х2СФ	ОЗШ-4
Э-65Х11Н3	ОМГ-Н	Наплавка изношенных деталей из высокомарганцовистых сталей типов Г13 и Г13Л
Э-65Х25Г13Н3	ЦНИИН-4
Э-80В18Х4Ф	ЦИ-1М	Наплавка металлорежущего инструмента, а также штампов для горячей штамповки в тяжелых условиях (осадка, вытяжка, прошивки)
Э-90В10Х5Ф2	ЦИ-2У
Э-105В6Х5М3Ф3	И-1
Э-10К15В7М5Х3СФ	ОЗИ-4
Э-10К18В11М10Х3СФ	ОЗИ-5
Э-95Х7Г5С	12АН/ЛИВТ	Наплавка деталей, работающих в условиях интенсивных ударных нагрузок с абразивным изнашиванием
Э-30Х5В2Г2СМ	ТКЗ-Н
Э-80Х4С	13КН/ЛИВТ	Наплавка деталей, работающих в условиях преимущественно абразивного изнашивания
Э-320Х23С2ГТР	Т-620
Э-320Х25С2ГР	Т-590
Э-350Х26Г2Р2СТ	Х-5
Э-300Х28Н4С4	ЦС-1	Наплавка деталей, работающих в условиях интенсивного абразивного изнашивания с ударными нагрузками
Э-225Х10Г10С	ЦН-11
Э-110Х14В13Ф2	ВСН-6
Э-175Б8Х6СТ	ЦН-16
Э-08Х17Н8С6Г	ЦН-6М, ЦН-6Л	Наплавка уплотнительных поверхностей арматуры для котлов, трубопроводов и нефтеаппаратуры
Э-08Х16Н9С5Г2М2ФТ	ВПИ-1
Э-09Х31Н8АМ2	УОНИ-13/Н1-БК
Э-13Х16Н8М5С5Г4Б	ЦН-12М, ЦН-12Л
Э-15Х15Н10С5М3Г	ЦН-18
Э-15Х28Н10С3ГТ	ЦН-19
Э-15Х28Н10С3М2ГТ	ЦН-20
Э-200Х29Н6Г2	ЦН-3
Э-190К62Х29В5С2	ЦН-2

Размеры электродов для наплавки

Рис..1. Эскиз электрода: 1 - стержень; 2 - участок перехода; 3 - покрытие; 4 - контактный торец без покрытия

Размеры электродов для наплавки (по ГОСТ 9466-75)

Таблица 2

мм


Номинальный диаметр электрода, определяемый диаметром стержня,	Номинальная длина электрода (пред. откл. ±3) со стержнем из сварочной проволоки		Длина зачищенного от покрытия конца (пред. откл. ±5)
	низкоуглеродистой или легированной	высоколегированной
	200	150
1,6	250	200	20
		(250)
	250	200
2,0	(300)	250
		(300)
	250	250	20
2,5	300	(300)
	(350)
	300	300
3,0	350	350
	(450)		25
4,0	350	350
	450	(450)
5,0
6,0
8,0	450	350 450
10,0
12,0			30

Примечания:

1. Размеры, указанные в скобках, применять не рекомендуется.

2. Допускается изготовлять электроды номинальным диаметром 3.15; 3.25; 6.3 и 12,5 мм.

3. По соглашению изготовителя и потребителя может быть установлена иная длина электродов.

4. По соглашению изготовителя и потребителя покрытие с конца электрода на длине допускается не зачищать. При этом оба торца электрода должны быть зачищены как контактные.

Классификация электродов для наплавки (по ГОСТ 9466-95)

Условное обозначение электродов для наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами - Н (индекс в условном обозначении)

По толщине покрытия электроды для наплавки подразделяются:

с тонким покрытием - М (D/d ≤ 1,20)
со средним покрытием - С (1,20 < D/d ≤ 1,45)
с толстым покрытием - Д (1,45 < D/d ≤ 1,80)
с особо толстым покрытием - Г ( D/d > 1,80),

где: D - диаметр покрытия, d - диаметр электрода, определяемый диаметром стержня.

По виду электродного покрытия наплавочные электроды подразделяются:

с кислым покрытием - А;
с основным покрытием - Б;
с целлюлозным покрытием - Ц;
с рутиловым покрытием - Р;
с покрытием смешанного вида - соответствующее двойное условное обозначение;
с прочими видами покрытий - П.

При наличии в составе покрытия железного порошка в количестве более 20 % к обозначению вида покрытия электродов добавляется буква Ж.

По допустимым пространственным положениям наплавки электроды подразделяются:

для всех положений - 1;
для всех положений, кроме вертикального сверху вниз - 2;
для нижнего, горизонтального на вертикальной плоскости и вертикального снизу вверх - 3;
для нижнего и нижнего в лодочку - 4

По роду и полярности применяемого при наплавке тока, по номинальному напряжению холостого хода используемого источника питания сварочной дуги переменного тока частотой 50 Гц электроды для наплавки подразделяются:

Цифрой 0 - электроды для наплавки только на постоянном токе обратной полярности.

Индексы характеристик наплавленного металла (два индекса):

первый - средняя твердость наплавленного металла:
второй:

1 - твердость наплавленного металла обеспечивается без термической обработки после наплавки,
2 - после термической обработки

Пример условного обозначения электродов для наплавки (на этикетках, в маркировке коробок, пачек и ящиков):

Электроды типа Э-11Г3 по ГОСТ 10051-75, марки ОЗН-300У, диаметром 4,0 мм, для наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами Н, с толстым покрытием Д, обеспечивающие среднюю твердость 300HB (HRCэ 33; ~300HV) - 300/33, без термической обработки после наплавки - 1, с основным покрытием Б, для наплавки в нижнем положении 4 на постоянном токе обратной полярности (0):

Э-11Г3-ОЗН-300У-4,0-НД ГОСТ 9466-75, ГОСТ 10051-75

Е-300/33-1-Б40

В документации: Электроды ОЗН-300У-4,0 ГОСТ 9466-75.

Контроль качества

Для проверки сварочно-технологических свойств наплавочных электродов выполняется наплавка на один образец (пластина из Ст3 или стали, для наплавки которой предназначены электроды). Размер пластины - 120 х 80 х 20 мм (отклонение длины и ширины +/- 5 мм, толщины +/- 2 мм).

Наплавка на образец выполняется в четыре слоя в нижнем положении. Длина наплавки не менее 80 мм, ширина - не менее 8-мм диаметров контролируемых электродов.

Для электродов, обеспечивающих среднюю твердость наплавленного HR Cэ > 42 допускается наплавка в образцов в три или два слоя.

На наплавочных образцах, проверка сплошности наплавленного металла проверяется после снятия верхнего слоя на 1,5 - 3,0 мм.

При средней твердости наплавленного металла HRCэ > 42 допускается зашлифовка поверхности наплавки без снятия верхнего слоя на 1,5 - 3,0 мм.

Для проверки химического состава наплавленного металла выполняется 8-ми слойная наплавка на образец (размеры выше), площадь наплавки - не менее 80 х 40 мм.

Для электродов диаметром менее 5 мм толщина пластин не менее 4-х диаметров электрода.

Для электродов со средней твердостью наплавленного металла HRCэ > 42 допускается наплавка в пять слоев.

Проверка твердости наплавленного металла производится на поверхности 8-ми слойной или 5-ти слойной наплавки, выполненной для проверки химического состава наплавленного металла.

Упаковка

Масса электродов в коробке или пачке не должна превышать:

3 кг - для электродов диаметром до 2,5 мм;
5 кг - для электродов диаметром 3,0 - 4,0 мм;
8 кг - диаметром более 4,0 мм.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 12

ТЕМА: «ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССА НАПЛАВКИ ПЛОСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ»

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

Изучить технику и технологию ручной дуговой наплавки различных деталей плавящимся покрытым электродом.

ОБОРУДОВАНИЕ И МАТЕРИАЛЫ: Раздаточный материал, образцы деталей .

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ:

1.Внимательно прочитайте основные сведения по теме.

2.Ответьте на контрольные вопросы.

1.Почему при наплавке поверхность основной деталь должна расплавляться на малую глубину?

2.На каком токе выполняется дуговая наплавка покрытым электродом?

3. Как подготовить детали к наплавке?

4.Опишите 2 способа наплавки плоских поверхностей, и зарисуйте необходимые схемы наплавки.

5. В чем заключаются технологические особенности наплавки различных сталей?

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Наплавка предусматривает нанесение расплавленного металла на оплавленную металлическую поверхность с последующей его кристаллизацией для создания слоя с заданными свойствами и геометрическими параметрами. Наплавку применяют для восстановления изношенных деталей, а также при изготовлении новых деталей с целью получения поверхностных слоев, обладающих повышенными твердостью, износостойкостью, жаропрочностью, кислотостойкостью или другими свойствами. Она позволяет значительно увеличить срок службы деталей и намного сократить расход, дефицитных материалов при их изготовлении. При большинстве методов наплавки, так же как и при сварке, образуется подвижная сварочная ванна. В головной части ванны основной металл расплавляется и перемешивается с электродным металлом, а в хвостовой части происходят кристаллизация расплава и образование металла шва. Наплавлять можно слои металла как одинаковые по составу, структуре и свойствам с металлом детали, так и значительно отличающиеся от них. Наплавляемый металл выбирают с учетом эксплуатационных требований и свариваемости.
Наплавка может производиться на плоские, цилиндрические, конические, сферические и другие формы поверхности в один или несколько слоев. Толщина слоя наплавки может изменяться в широких пределах - от долей миллиметра до сантиметров. При наплавке поверхностных слоев с заданными свойствами, как правило, химический состав наплавленного металла существенно отличается от химического состава основного металла. Поэтому при наплавке должен выполняться ряд технологических требований. В первую очередь таким требованием является минимальное разбавление направленного слоя основным металлом, расплавляемым при наложении валиков. Поэтому в процессе наплавки необходимо получение наплавленного слоя с минимальным проплавлением основного металла, так как в противном случае возрастает доля основного металла в формировании наплавленного слоя. Это приводит к ненужному разбавлению наплавленного металла расплавляемым основным. Далее при наплавке необходимо обеспечение минимальной зоны термического влияния и минимальных напряжений и деформации. Это требование обеспечивается за счет уменьшения глубины проплавления регулированием параметров режима, погонной энергии, увеличением вылета электрода, применением широкой электродной ленты и другими технологическими приемами.
Наплавка деталей из стали осуществляется, как правило, постоянным током обратной полярности (на электроде "плюс") в нижнем положении.

Прямая (слева) и обратная (справа) полярности подключения электрода

Детали из низкоуглеродистых и низколегированных сталей наплавляют обычно без предварительно нагрева.

Поверхность детали перед наплавкой очищается от масла, ржавчины и других загрязнений.

Нередко требуется предварительный подогрев и последующая термообработка с целью снятия внутренних напряжений. Более детальные требования к наплавке сообщаются в документации на применяемые наплавочные электроды. Например, для электрода ОЗИ-3 приводятся следующие технологические особенности: "Наплавку производят в один-четыре слоя с предварительным подогревом до температуры 300-600°С. После наплавки рекомендуется медленное охлаждение. Возможна наплавка ванным способом на повышенных режимах. Прокалка перед наплавкой: 350°С, 1 ч."
Применяются различные схемы расположения наплавочных швов. В случае плоских поверхностей различают два основных вида наплавки - использование узких валиков с перекрытием друг друга на 0,3-0,4 их ширины, и широких, полученных увеличенными поперечными движениями электрода относительно направления прохода. Расположение валиков с учетом их взаимного перекрытия характеризуется шагом наплавки (рис.1 рис.3).

Наплавка металла широкими поперечными движениями электрода представлена на

рисунке 3.

Наплавка металла узкими валиками

Рисунок 1 Рисунок 2

Другой способ - укладка узких валиков на некотором расстоянии один от другого. При этом шлак удаляют после наложения нескольких валиков. После этого валики наплавляются и в промежутках.

Во избежание коробления деталей, наплавление рекомендуется проводить отдельными участками, "вразброс", а укладку каждого последующего валика начинать с противоположной стороны по отношению к предыдущему.

Рисунок 3 СХЕМА НАПЛАВКИ СЛОЕВ

Выбор технологических условий наплавки производят, исходя из особенностей материала наплавляемой детали. Наплавку деталей из низкоуглеродистых и низколегированных сталей обычно производят в условиях без нагрева изделий. Наплавка средне- и высокоуглеродистых, легированных и высоколегированных сталей часто выполняется с предварительным нагревом, а также с проведением последующей термообработки с целью снятия внутренних напряжений.
Нередко такую термообработку (отжиг) выполняют после наплавки для снижения твердости перед последующей механической обработкой слоя. Для выполнения наплавки в основном применяют способы дуговой и электрошлаковой сварки. При выборе наиболее рационального способа и технологии наплавки следует учитывать условия эксплуатации наплавленного слоя и экономическую эффективность процесса.

При износостойкой наплавке применяют способы, различающиеся по рисунку нанесения валиков:

1. Сетчатая наплавка - способствует снижению погонной энергии и чувствительности к трещинам; при попадании грунта в узлы сетки повышается стойкость к абразивному изнашиванию;

Рис.2.4 - Сетчатая наплавка

2. Полосчатая наплавка – равноценна сетчатой наплавке;

Рис.2.5- Полосчатая наплавка

3. Сплошная наплавка – имеет наибольшее распространение как при восстановлении изношенных деталей, так и при изготовлении новых с заданными свойствами поверхностных слоев;

Рис.2.6 - Сплошная наплавка

4. Линейчатая наплавка - сочетание разнообразных наплавочных материалов (твердых сплавов, коррозионно-стойкой, перлитной стали и др.) предотвращает образование трещин и отрыва наплавленного металла от основного;

Рис.2.7 - Линейчатая наплавка

5. Точечная наплавка - снижает вредное влияние на основной металл, сокращает потребление наплавочных материалов и повышает износостойкость покрытий; отличается трудоемкостью, поскольку наплавка не является непрерывной.

Рис.2.8 - Точечная наплавка

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 13

ТЕМА: «ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССА НАПЛАВКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ ВРАЩЕНИЯ»

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

Изучить технику и технологию ручной дуговой наплавки различных деталей плавящимся покрытым электродом.

ОБОРУДОВАНИЕ И МАТЕРИАЛЫ: Раздаточный материал, образцы деталей .

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ:

1.Внимательно прочитайте основные сведения по теме.

2.Ответьте на контрольные вопросы.

1.Составьте конспект по способам наплавки поверхностей вращения, зарисуйте схемы наплавки.

2.Как должен быть расположен электрод для наплавки?

3. Как подготовить детали к наплавке?

4.Опишите 3 способа наплавки поверхностей вращения , и зарисуйте необходимые схемы наплавки.

5. С какой целью производят термообработку после наплавки?

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Рис.1 НАПЛАВКА ТЕЛ ВРАЩЕНИЯ

Технология наплавки различных поверхностей предусматривает ряд приемов нанесения наплавленного слоя: ниточными валиками с перекрытием один другого на 0,3-0,4 их ширины, широкими валиками, полученными за счет поперечных к направлению оси валика колебаний электрода, электродными лентами и др. Расположение валиков с учетом

их взаимного перекрытия характеризуется шагом наплавки (рис.1).

Рис.2   СМЕЩЕНИЕ ЭЛЕКТРОДА ПРИ
                   НАПЛАВКЕ ТЕЛ ВРАЩЕНИЯ

         а - наклонно расположенным электродом
         б - вертикально расположенным электродом

Наплавку криволинейных поверхностей тел вращения выполняют тремя способами (рис.1): наплавкой валиков вдоль образующей тела вращения, по окружностям и по винтовой линии. Наплавку по образующей выполняют отдельными валиками так же, как при наплавке плоских поверхностей. Наплавка по окружностям также выполняется отдельными валиками до полного замыкания начального и конечного участков их со смещением на определенный шаг вдоль образующей. При винтовой наплавке деталь вращается непрерывно, при этом источник нагрева перемещается вдоль оси тела со скоростью, при которой одному обороту детали соответствует смещение источника нагрева, равное шагу наплавки. Наплавку по винтовой линии целесообразно применять на деталях небольшого диаметра (менее 100 мм), величина шага (примерно 3—15 мм).

При наплавке тел вращения необходимо учитывать возможность стекания расплавленного металла в направлении вращения детали. В этом случае целесообразно источник нагрева смещать в сторону, противоположную направлению вращения, учитывая при этом длину сварочной ванны и диаметр изделия (рис.2).
Выбор технологических условий наплавки производят, исходя из особенностей материала наплавляемой детали. Наплавку деталей из низкоуглеродистых и низколегированных сталей обычно производят в условиях без нагрева изделий. Наплавка средне- и высокоуглеродистых, легированных и высоколегированных сталей часто выполняется с предварительным нагревом, а также с проведением последующей термообработки с целью снятия внутренних напряжений.
Нередко такую термообработку (отжиг) выполняют после наплавки для снижения твердости перед последующей механической обработкой слоя. Для выполнения наплавки в основном применяют способы дуговой и электрошлаковой сварки. При выборе наиболее рационального способа и технологии наплавки следует учитывать условия эксплуатации наплавленного слоя и экономическую эффективность процесса.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 14

ТЕМА: «ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССА НАПЛАВКИ ФАСОННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ»

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

Изучить технику и технологию ручной дуговой наплавки различных деталей плавящимся покрытым электродом.

ОБОРУДОВАНИЕ И МАТЕРИАЛЫ: Раздаточный материал, образцы деталей.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ:

1.Внимательно прочитайте основные сведения по теме.

2.Ответьте на контрольные вопросы.

1.Почему при наплавке повехность основной деталь должна расплавляться на малую глубину?

2.Зарисуйте схемы подготовки фасонных деталей к наплавке.

3. В чем особенность челночного способа наплавки?

4.Как можно предотвратить появление напряжений и деформаций при наплавке фасонных повехностей?.

5. Зарисуйте схемы наплавки фасонных деталей.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Наплавку фасонных поверхностей производят отдельными валиками. Перед наплавкой поверхность тщательно очищают от масла, краски, окалины и других загрязнений. Поверхностные дефекты, в том числе и ранее наклепанный слой, удаляют механическим путем или резаком для поверхностной кислородной резки. С целью снижения сварочных напряжений необходимо добиваться равномерной толщины наплавленного слоя. Поверхность, имеющую неравномерную выработку с большими колебаниями по высоте, выравнивают механическим путем на металлорежущем оборудовании.

При подготовке под наплавку поверхностей с локальными износами следует избегать плавных переходов наплавляемого металла к основному (рис. 2.2).

Рис. 2.2 - Правильная (П) и неправильная (Н) подготовка поверхностей под наплавку;1...6 — последовательность наложения валиков

Наплавку плоских и фасонных поверхностей выполняют отдельными валиками (рис. 2.3, а...г) или челночным способом (рис. 2.3, д). При наплавке отдельными валиками каждый из них накладывают на всю длину на расстоянии друг от друга, равном 1/3 ширины валика. После очистки наложенных валиков от шлака заполняют промежутки между ними (см. рис. 2.3, б,д). Применяют и другие способы наплавки валиками, например, как показано на рис. 2.3, а, — с перекрытием 1/3 ширины валика после очистки предыдущего валика от шлака.

Челночный способ используют для наплавки поверхностей шириной 40...80 мм. Особенность способа заключается в том, что шлак на предыдущем валике не успевает затвердеть, а следовательно, отпадает необходимость в удалении шлака с предыдущего валика.

В процессе наплавки в изделии появляются значительные внутренние напряжения, которые приводят к его короблению, а иногда и к разрушению. К мерам, применяемым для предотвращения возникновения напряжений или снятия их в целях уменьшения деформации изделия, относятся:

· предварительный подогрев до 200-400 °С;

· ведение наплавки с погружением изделия в воду без смачивания наплавляемой поверхности;

· ведение наплавки при жестком закреплении изделия в приспособлении;

· предварительный изгиб изделия в направлении, обратном ожидаемому изгибу;

· высокотемпературный отпуск после наплавки с нагревом до 650-680 °С.

Рис. 2.3. - Схемы наплавки плоских и фасонных поверхностей:а, б — отдельными валиками соответственно маленьких и больших плоских поверхностей, в, г — отдельными валиками соответственно зуба и впадин шестерни, д — челночным способом; 1...24 — последовательность наложения валиков

Контроль качества наплавки имеет целью проверить наличие внешних и внутренних дефектов, твердость, однородность структуры, химический состав слоя и деформацию детали. Результаты контроля сравнивают с техническими требованиями.

Наплавка металлорежущего инструмента и штампов. Металлорежущие инструменты и штампы, работающие при холодной и горячей штамповке, наплавляют электродами ОЗИ-3, ОЗИ-5, ОЗИ-6, ЦС-1, ЦИ-1М и прочие марки. Металл, наплавленный этими электродами, обладает высокой сопротивляемостью к истиранию и смятию при больших удельных нагрузках и высоких температурах - до 650-850°C. Твердость наплавленного слоя без термообработки составляет от 52 HRC (ОЗИ-5) до 61 HRC (ОЗИ-3). Наплавляется 1-3 слоя общей толщиной 2-6 мм. Деталь перед наплавкой подогревают до температуры 300-700°С (в зависимости от марки электрода).

Наплавка ножей

Наплавка деталей, работающих на истирание без ударных нагрузок. Если требуется получить наплавленный металл особо высокой твердости, можно использовать электроды для наплавки Т-590 и Т-620. Они специально предназначены для покрытия деталей, работающих на интенсивное истирание. Их стержень изготовлен из малоуглеродистой стали, зато в покрытия входят феррохром, ферротитан, ферробор, карбид бора и графит. Благодаря этим материалам твердость наплавленного металла может достигать 62-64 единиц по HRC.

Из-за того, что наплавленный металл обладает хрупкостью и склонностью к образованию трещин, изделия, наплавленные электродами Т-590 и Т-620, не предназначены для эксплуатации в условиях значительных ударных нагрузок. Наплавка твердосплавного металла производится в один-два слоя. Если требуется наплавлять большую толщину, нижние слои наплавляются электродами из малоуглеродистой стали и лишь заключительные - твердосплавными.

Наплавка деталей, работающих на истирание с ударными нагрузками. Детали из марганцовистых сталей (110Г13Л и подобные ей), работающие в условиях интенсивного поверхностного износа и высоких ударных нагрузок (в частности, рабочие органы строительного и землеройного оборудования), наплавляют электродами ОМГ-Н, ЦНИИН-4, ОЗН-7М, ОЗН-400М, ОЗН-300М и прочие марки. При их использовании твердость наплавляемого металла во втором слое получается 45-65 HRC при высоких значениях вязкости.

Наплавка деталей (молотков) мельницы

Наплавка шнека

Наплавка нержавеющих сталей. Для наплавки деталей из нержавеющих сталей применяются электроды ЦН-6Л, ЦН-12М-67 и прочие марки. Стержень этих электродов изготовлен из нержавеющей высоколегированной проволоки. Кроме высокой коррозионной стойкости, наплавленный металл имеет еще и устойчивость к задиранию, что позволяет использовать эти электроды для наплавки уплотнительных поверхностей в арматурных изделиях.

При использовании некоторых электродов для наплавки нержавеющих сталей, рекомендуется производить предварительный и сопутствующий подогрев детали до температуры 300-600°С и осуществлять после наплавки термообработку.

Наплавка меди и ее сплавов

Наплавка меди и ее сплавов (бронз) может осуществляться не только на медное или бронзовое основание, но также на сталь и чугун. В этом случае создаются биметаллические изделия, имеющие необходимые эксплуатационные качества (высокую стойкость против коррозии, низкий коэффициент трения и прочие ценные свойства, присущие меди и ее сплавам) и обладающие при этом гораздо более низкой стоимостью в сравнении с деталями, изготовленными полностью из меди или ее сплавов.

Алюминиевые бронзы, в частности, обладающие высокими антифрикционными свойствами, очень хорошо работают в узлах трения, поэтому их наплавляют на червячные колеса, сухари и другие детали, работающие в условиях трения.

Наплавка деталей из технически чистой меди может производиться электродами "Комсомолец-100" или присадочными прутками из меди или ее сплавов. При наплавке меди на медь применяют предварительный подогрев до температуры 300-500°С.

Наплавленный слой желательно подвергать проковке, при температуре меди выше 500°С.

Если требуется наплавка бронзой, можно использовать электроды ОЗБ-2М, содержащие помимо, составляющей основу, меди также олово, марганец, никель и железо. Изделия, наплавленные электродами ОЗБ-2М, имеют высокую поверхностную износостойкость.

Наплавка меди и ее сплавов производится постоянным током обратной полярности в нижнем положении.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 15

ТЕМА: «ВЛИЯНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ РЕЖИМА НАПЛАВКИ НА ФОРМИРОВАНИЕ ВАЛИКА»

ЦЕЛИ РАБОТЫ:

Изучить технику и технологию ручной дуговой наплавки различных деталей плавящимся покрытым электродом.

Изучить причины возникновения дефектов при наплавке плавящимся покрытым.

ОБОРУДОВАНИЕ И МАТЕРИАЛЫ: Раздаточный материал, образцы деталей.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ:

1.Внимательно прочитайте основные сведения по теме.

2.Ответьте на контрольные вопросы.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Правильный выбор параметров режимов наплавки обеспечивает качество наплавленного металла.

Ток наплавки, скорость наплавки и напряжение дуги оказывают существенное влияние на качество наплавки и процесс формирования наплавленного металла.

Сварочный ток и скорость наплавки — это два технологических параметра, которые взаимосвязаны. Оптимальное их сочетание с правильно выбранным составом флюса позволяет получить качественные наплавки и требуемые физико-механические свойства наплавленного металла.

Сварочный ток. Если ток наплавки мал, то образуется узкий валик с неровными краями и непроварами, дуга горит неустойчиво и гаснет, а лента, замыкаясь на изделии, нагревается и рвется при выходе из токоподводящих губок.

Если же ток превышает оптимальное значение, то с увеличением тока ухудшается формирование валика.

При большом токе и большой скорости наплавки происходит забегание шлака впереди электродной ленты.

С увеличением сварочного тока увеличивается толщина наплавленного валика, а также растет глубина проплавления и производительность наплавки. С увеличением сварочного тока происходит выпучивание валика в средней его части, что обусловлено п имущественным горением дуги в середине ширины электродной ленты, в то время как при обычных режимах, при минимальном токе, валик становится двугорбый в; связи с большой задержкой дуги на концах электрода. Критерием соответствия сварочного тока выбранном электроду является линейная плотность тока, выражаемая отношением сварочного тока к ширине ленты. Оптимальная линейная плотность тока находится в пределах 8—14 А/мм. Высокое качество наплавленного металла возможно и на других токах, несколько больших либо меньших оптимальных. В работе для лент из углеродистых сталей определены критические значения тока, ниже которых валик по ширине резко уменьшается. Кромки валика становятся неровными, а плотность наплавленного металла ухудшается.

Между критическим током и шириной электрода существует пропорциональная зависимость. На практике сварочный ток изменяется в пределах 300— 2000 А.

Для лент шириной 20—40 мм скорость наплавки изменяется в пределах 0,15—0,55 см/с и зависит от сварочного тока, размеров ленты, марки электродного материала, состава флюса, формы изделия и т. д. Оптимальная скорость наплавки позволяет достичь необходимой глубины проплавления основного металла и производительности процесса наплавки.

При малых скоростях наплавки формируется ровный валик со слабо заметными слоями кристаллизации. Слишком малая скорость приводит к уменьшению глубины проплавления и увеличению толщины наплавленного слоя, его поверхность получается грубой и неровной. С дальнейшим уменьшением скорости появляется опасность образования неоплавления и прорыва жидкого шлака и металла сварочной ванны, в результате чего в наплавленном металле образуются поры.

На средних скоростях наплавки валики имеют менее ровную поверхность и резко выраженную чешуйчатость, ширина валика становится меньше ширины лепты.

При наплавке на больших скоростях в наплавленном металле образуются несплошности, увеличивается неравномерность валика по высоте, дуга горит не устойчиво, в наплавленном металле образуются шлаковые включения, появляются отдельные провалы поверхности наплавленного металлами несплавления.

За критическую скорость принимается повышенная скорость наплавки, при которой валик еще сохраняет сплошность, но его высота становится неравномерной.

На основании экспериментальных данных установлены критические значения скоростей наплавки, которые в первом приближении обратно пропорциональны ширине ленты. С увеличением ширины ленты критическая скорость наплавки уменьшается. Толщина наплавленного слоя также уменьшается при повышении скорости наплавки. I

Напряжение дуги оказывает существенное влияние на качество наплавленных валиков и, прежде всего, на вид поверхности наплавленного металла, мало влияет на производительность расплавления электрода и глубину проплавления основного металла. Оптимальное напряжение дуги зависит от материала электрода и типа флюса и определяется для коррозионно-стойких сплавов в пределах 26—32 В, износостойких 32—35 В, для восстановительных наплавок лентой из стали 08кп 28—31 В.

В случае применения легирующих флюсов слишком высокое напряжение дуги приводит к образованию подрезов. Для каждого флюса существуют весьма узкие пределы изменения напряжения дуги, позволяющие получить оптимальные результаты, на критической скорости слишком низкое напряжение затрудняет зажигание дуги, дуга становится неустойчивой, ширина валика резко уменьшается.

При больших колебаниях напряжения дуги валик по ширине сужается, толщина валика становится непостоянной по длине, а поверхность бугристой. Повышенное напряжение в сочетании с высокой скоростью наплавки приводит к образованию грубой и неравномерной поверхности наплавки, а дальнейшее повышение напряжения — к вытеканию сварочной ванны из шлаковой оболочки

Контрольные вопросы:

Как влияет сварочный ток на формирование валика при наплавке?
Как влияет напряжение дуги на формирование валика при наплавке?
Как влияет скорость сварки на формирование валика при наплавке?

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 16

ТЕМА: «ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ДУГОВОЙ РЕЗКИ»

ЦЕЛИ РАБОТЫ:

Изучить основы дуговой резки.

Изучить причины возникновения дефектов при резке плавящимся покрытым.

ОБОРУДОВАНИЕ И МАТЕРИАЛЫ: Раздаточный материал, образцы деталей.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ:

1.Внимательно прочитайте основные сведения по теме.

2.Ответьте на контрольные вопросы.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Дуговая резка основана на использовании теплоты электрической дуги для расплавления металла по линии реза. Удаление расплавленного металла осуществляется под действием гравитационных сил и направленного движения газов, при этом применяются специальные электроды для резки, строжки (нарезание пазов) и прошивки отверстий для черных и цветных металлов и разделки трещин при подготовке под сварку. При строжке электрической дугой происходит расплавление и удаление металла вдоль линии по направлению движения.

Электроды для резки и строжки имеют специальное покрытие:

· покрытие изолированное, чтобы предотвратить переход дуги на боковую поверхность;

· создают сосредоточенную мощную дугу;

· стабилизируют дугу и предотвращают гашение дуги;

· создают дутье и выдувают с места реза расплавленный металл и шлак.

Все вышеуказанные критерии тщательно сбалансированы, чтобы позволить сварщику легко управлять процессом резки. Физическая сущность покрытия состоит в том, что материал покрытия плавится медленнее, чем стержень электрода, при этом на конце электрода образуется чаша глубиной 3-5 мм (рис. 1), а выгорающее изнутри покрытие электрода создает газовую струю, выдувающую расплавленный металл и шлак. Нетокопроводящее покрытие гарантирует горение электрода в пределах узкого пространства, даже когда прожигаются дыры ограниченного диаметра или производится строжка узких и глубоких пазов.

Рис. 1. Дуговая резка металла покрытым электродом

Электрическая дуга зажигается у начала реза, на верхней кромке и в процессе реза ее перемещают вниз-вверх в плоскости реза, как при пилении ножовкой. Для увеличения нагрева металла движение вверх производят на длинной дуге. Движение вниз производят на короткой дуге, при этом облегчается вытекание и выдувание расплавленного металла.

Резку тонкого металла можно производить и методом, приведенным на рис. 2, при этом электрод располагается под углом 15° к поверхности металла. Электрод как бы проталкивается через металл. Движение напоминают движение ножовки.

Рис. 2. Резка тонкого металла

Для строжки зажгите дугу и, удерживая электрод под углом 5° к поверхности материала, как бы проталкивайте электрод по верхнему слою металла. Обратите внимание, что угол между электродом и пластиной небольшой (5° или менее). Это облегчает удаление дополнительного металла, получаемого от плавления электрода. При необходимости получения глубоких пазов электродом совершаются возвратно-поступательные движения или строжка производится в несколько проходов. Направление строжки от себя.

Дуговая резка металла покрытым электродом производится на том же самом оборудовании, что и сварка, но сварочный ток при этом должен быть на 30-40% больше, чем при сварке. При больших значениях тока, когда тепловложение в основной металл превышает удаление тепла, зона расплавления металла становится большой и трудноконтролируемой.

Дуговая резка металла покрытым электродом не применяется для подготовки деталей под сварку, так как обычно дает грубый, неровный рез. В некоторых же случаях там, где недоступны другие средства для достижения данной цели или же, например, резка нержавеющей стали, дуговая резка покрытым электродом является единственно доступным способом выполнения работы.

Для прожигания отверстий для болтов и т. п., особенно в закаленных и нержавеющих сталях, используются те же принципы, что и при резке металлов. Для прожигания узких отверстий желательно использовать специальные электроды, предназначенные для резки и строжки металлов.

Для прожигания отверстия зажечь и установить длинную дугу над точкой, находящейся в центре будущего отверстия. Концом электрода необходимо совершать циклические движения, пока поверхность металла не расплавится. Затем конец электрода с усилием проталкивается через металл. Окончательный размер и форму придают обрезкой кромок отверстия, полученного при проталкивании электрода через металл.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:

1. В чем особенность резки электрической дугой?

2.Какое покрытие имеют электроды для резки?

3. Опишите технологические особенности резки электродами с токонепроводящими

покрытиями.

4. Опишите технологические особенности дуговой резки тонкого металла.

5. Объясните правила выбора силы тока при дуговой резке.

6.ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ОБУЧЕНИЯ

Перечень рекомендуемых учебных изданий, Интернет-ресурсов, дополнительной литературы

Основные источники:

Технология сварочных работ: теория и технология контактной сварки : учебное пособие для среднего профессионального образования / Р. Ф. Катаев, В. С. Милютин, М. Г. Близник ; под научной редакцией М. П. Шалимова. — Москва : Издательство Юрайт, 2019 ЭБС
Технология сварочных работ: теория и технология контактной сварки : учебное пособие для среднего профессионального образования / Р. Ф. Катаев, В. С. Милютин, М. Г. Близник ; под научной редакцией М. П. Шалимова. — Москва : Издательство Юрайт, 2019 ЭБС
Гуреева, М. А. Металловедение сварки алюминиевых сплавов : учебное пособие для среднего профессионального образования / М. А. Гуреева, В. В. Овчинников, В. И. Рязанцев. — 2-е изд. — Москва : Издательство Юрайт, 2019. ЭБС
Дедюх, Р. И. Технология сварочных работ: сварка плавлением : учебное пособие для среднего профессионального образования / Р. И. Дедюх. — Москва : Издательство Юрайт, 2019. ЭБС
Банов М.Д., Казаков Ю.В., Козулин М.Г.Cварка и резка материалов [Текст]/ М.Д. Банов, М.Д., Казаков, Ю.В., М.Г. Козулин. – Москва: «Академия»,2009.
Герасименко А.И. Основы электросварки [Текст]/ А.И Герасименко- Ростов на Дону «Феникс» 2004г.
Дедюх, Р. И. Технология сварочных работ: сварка плавлением : учебное пособие для СПО / Р. И. Дедюх. — М. : Издательство Юрайт, 2017. — 169 с. — (Профессиональное образование). — ISBN 978-5-534-03766-1.
Сварка и резка металлов: учебное пособие для СПО /под общей редакцией Ю.В. Казакова-М: ИЦ «Академия», 2013. - 400 с.
Маслов В.И .Сварочные работы. [Текст]/ В.И. Маслов. Уч. пособие для УНПО, -ИЦ Академия, 2000г., 240 стр.
Николаев А.И. Герасименко А.И. Электрогазосварщика. [Текст]/ А.И..Николаев, А.И. Герасименко.- М. Ростов на Дону «Феникс» 2005г.
Чернышов Г.Г., Полевой Г.В., Выборнов А.П. и др.Справочник электрогазосварщика и газорезчика. [Текст]/ Г. Г. Чернышов, Г.В. Полевой, А.П Выборнов. и др. Уч. пособие для УНПО, ИЦ Академия, 2008г., 400 стр.
Чернышов Г. Г.Сварочное дело: Сварка и резка металлов. [Текст]/ Г. Г.Чернышов, Уч. пособие для УНПО, ИЦ Академия, 2008г., 496 стр.
Электронное иллюстрированное пособие по профессии «Сварщик».

Дополнительные источники:

1. Методические пособия «Лабораторные работы. Сварка металлов». – Санкт - Петербург: Центр промышленного оборудования (ЦПО). -2008.

2. Интернет-ресурсы: weldingsite.com.ua «Сварка и все, что с ней связано».

3. info-svarka.ru «Все о сварке, обучающее видео по сварке».

4. osvarke.com "О сварке" - информационный сайт - сварка, резка, сварочное...

5. gost-svarka.ru «ГОСТы по сварке. Все сварочные ГОСТ с текстами».

6. zvar.narod.ru «Сварочные технологи и оборудование».

7. welder.ru › faq/svarka_aljuminija/ «Сварка алюминия: практические советы и рекомендации»

8. prom-tech.ru › page/press/weld/welding_d/ «Дефекты сварки. Устранение, причины, последствия».

9. polybum.com › welding/technologies/t3/ «Выбор режима сварки».

10. techno.x51.ru › index.php… «Газовая сварка. Сварка металлов».

11. shtorm-its.ru › rus/info/svartech/w19.php «Шторм. Технология сварки чугуна».

12. vds-omsk.ru «Сварка онлайн -... применение, безопасность, вред от сварки».

13. nporpk.ru › svar.htm «Сварочное оборудование».

14. www.svarka.net.

15. www.weldering.com.

Нормативные документы:

- ГОСТ 2.312-72 Единая система конструкторской документации. Условные изображения и обозначения швов сварных соединений.

- ГОСТ 2601-84 Сварка металлов. Термины и определение основных понятий.

- ГОСТ 3242-79 Соединения сварные. Методы контроля качества.

- ГОСТ 5264-80. Ручная дуговая сварка. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.

- ГОСТ 7512-82 Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Радиографический метод.

- ГОСТ 14782-86 Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Методы ультразвуковые.

- ГОСТ 16037-80 Соединения сварные стальных трубопроводов. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.

- ГОСТ 20415-82 Контроль неразрушающий. Методы акустические. Общие положения.

- ГОСТ 20426-82 Контроль неразрушающий. Методы дефектоскопии радиационные. Область применения.

- ГОСТ 14771-76 Дуговая сварка в защитном газе. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.

- ГОСТ 16037-80 Соединения сварные стальных трубопроводов. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.

- ГОСТ 3.1705-81 Единая система технологической документации. Правила записи операций и переходов. Сварка.

Скачано с www.znanio.ru

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ и молодежной политики свердловской области