Сварка среднелегированных сталей

Содержание

 

 

1. Сварка среднелегированных сталей……………………………………….3

 

2. Холодная листовая штамповка…………………………………….............4

 

1.   Холодное выдавливание………………………………….………………...4

 

2.   Сущность процесса…………………………………………….....................6

 

3.   Оборудование листовой штамповки……………………………………...10

 

Заключение

 

Список литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Среднелегированной называется сталь, в которой суммарное содержание легирующих компонентов составляет от 2,5 до 10% (кроме углерода). Для изготовления сварных конструкций применяют конструкционные среднелегированные стали, содержащие до 0,5% углерода, среднелегированные жаропрочные стали, содержащие не более 0,25% углерода и до 5% хрома в качестве обязательного легирующего элемента. Главной и общей характеристикой среднелегированных сталей являются механические свойства. Среднелегированные стали имеют временное сопротивление от 600 до 2000 МПа, что значительно превышает временное сопротивление обычных углеродистых конструкционных сталей. При высоких прочностных свойствах среднелегированные стали после термообработки не только не уступают по пластичности и вязкости, но в ряде случаев превосходят такой пластичный материал, как низкоуглеродистая сталь.

Склонность среднелегированных сталей к закалке и высокие механические свойства основного металла создают ряд трудностей при сварке этих сталей.

Низкая сопротивляемость металла околошовной зоны способствует образованию холодных трещин, что обусловлено особенностями структурных превращений в этой зоне. Наряду с этим необходимо предотвратить появление кристаллизационных трещин в металле шва снижением в нем содержания серы, углерода и легированием марганцем и хромом. Следующая трудность заключается в получении металла шва, околошовной зоны и сварного соединения в целом с механическими свойствами, близкими к свойствам основного металла. В ряде случаев возникают серьезные затруднения с обеспечением надлежащих прочностных и пластических свойств в околошовной зоне и зоне сплавления. Совершенно особые трудности появляются, когда сварные соединения нельзя подвергнуть термообработке. При этом необходимо правильно выбрать режим сварки и сварочные материалы.

Наиболее серьезным затруднением является предотвращение образования холодных трещин.

Для этого рекомендуется осуществлять ряд дополнительных мер: – применять «методы сварки и сварочные материалы, обеспечивающие однородность металла шва и основного по химическому составу и структуре; – снижать содержание водорода в основном металле и особенно в металле шва за счет замены переменного тока постоянным, что позволяет уменьшать содержание водорода в 1,5—2 раза и в ряде случаев полностью исключать возникновение трещин; – использовать оптимальные режимы сварки, резко повышающие стойкость сварных соединений против появления холодных трещин, а в ряде случаев полностью устраняющих возможность их возникновения; – подвергать термообработке сварные соединения сразу же после окончания сварки (своевременная термическая обработка может полностью устранить опасность образования холодных трещин); – применять сварку с предварительной наплавкой на кромки разделки слоя аустенитного или ферритного металла, не закаливающегося при сварке.

Особенностью ручной дуговой сварки среднелегированных сталей покрытыми электродами является использование низководородистых электродов с фтористо-кальциевым покрытием, широкое применение постоянного тока обратной полярности, сварка швов большого сечения «каскадным» методом. Режимы сварки выбирают в зависимости от металла стержня электрода. При ферритном стержне режимы сварки не отличаются от режимов сварки низкоуглеродистых сталей, при аустенит-ном стержне — от режимов сварки аустенитных сталей. Для предупреждения появления трещин нужно стремиться к максимальному разогреву места сварки, т. е. температура должна превышать 150 °С, а длина ступени каскада равняться 100—200 мм.

 

2.  Процессы холодной листовой штамповки получили широкое применение в различных отраслях промышленности, благодаря высокой производительности и экономической эффективности. Холодная листовая штамповка является одним из наиболее прогрессивных технологических методов производства; она имеет ряд преимуществ перед другими видами обработки металлов давлением. Изготовление деталей методами листовой штамповки позволяет: получать детали весьма сложных форм, изготовление которых другими методами обработки затруднительно; получать детали с достаточно высокой точностью размеров, преимущественно без последующей механической обработки; экономно использовать материал; применять автоматизацию и механизацию при высокой производительности оборудования. Разработка технологического процесса штамповки и проектирования штампов неразрывно связаны между собой. В листовой штамповке, для изготовления деталей, возможно применение методов комбинированной штамповки, одновременно сочетающей две или несколько отдельных операций. Основным прогрессивным конструктивным показателем, характеризующим эффективность применения листовой штамповки, является снижение массы при увеличении прочности и жесткости, штампованных из листа деталей по сравнению с литыми, коваными или обработанными из сортового проката.

 

2.1    Холодное выдавливание

 

Способы холодного выдавливания:

 

1. прямое

2. обратное

3. боковое

4. комбинированное

 

1. При прямом выдавливании (рис.1, а) металл вытекает в отверстие, расположенное в донной части  матрицы 2, в направлении, совпадающим  с направлением движения пуансона 1 относительно матрицы. Так можно  получать детали типа стержней  с утолщениями. Зазор между пуансоном  и цилиндрической частью матрицы  должен быть достаточно мал  для того, чтобы металл не вытекал  в него.

Если на торце пуансона (рис.1, б) имеется стержень, перекрывающий отверстие матрицы до начала выдавливания, то металл выдавливается в кольцевую щель между стержнем и отверстием матрицы. В этом случае прямым выдавливанием можно получать детали типа трубки с фланцем.

2. При обратном выдавливании  направление течения металла  противоположно движению пуансона  относительно матрицы. Наиболее  часто встречающейся схемой обратного  выдавливания является схема, при  которой металл может вытекать  в кольцевой зазор между пуансоном  и матрицей (рис.1, в). По такой схеме  изготовляют полые детали типа  туб (корпуса тюбиков), экранов радиоламп  и др.

Реже применяют схему обратного выдавливания, при которой металл выдавливается в отверстие в пуансоне, для получения деталей типа стержня с фланцем (рис.1, г).

3. При боковом выдавливании  металл вытекает в отверстие  боковой части матрицы в направлении, не совпадающем с направлением  движения пуансона (рис. 1, д). Таким  образом можно получить детали  типа тройников, крестовин и т.п. В этом случае, чтобы обеспечить  удаление заготовки после штамповки, матрицу выполняют состоящей  из двух половинок с плоскостью  разъема, совпадающей с плоскостью, в которой расположены осевые  линии заготовки и получаемого  отростка.

4. Комбинированное выдавливание  характеризуется одновременным  течением металла по нескольким  направлениям и может быть  осуществлено по нескольким из  ранее рассмотренных схем холодного  выдавливания (рис.1, е).

Рис.1

2.2  Сущность процесса

 

В качестве заготовки при листовой штамповке используют полученные прокаткой лист, полоску или ленту, свернутую в рулон. Толщина заготовки при холодной штамповке обычно не более 10 мм и лишь в сравнительно редких случаях – более 20 мм. Детали из заготовок толщиной более 20 мм штампуют с нагревом до ковочных температур (горячая листовая штамповка), что позволяет значительно уменьшить усилие деформирования по сравнению с холодной штамповкой. Холодная листовая штамповка получила более широкое применение, чем горячая.

Листовой штамповкой изготавливают самые разнообразные плоские и пространственные детали массой от доли грамма и размерами, исчисляемыми долями миллиметра и детали массой в десятки килограммов и размерами, составляющими несколько метров (облицовка автомобиля, самолета, ракеты).

Для деталей, получаемых листовой штамповкой, характерно то, что толщина их стенок незначительно отличается от толщины исходной заготовки. При изготовлении листовой штамповкой пространственных деталей заготовка обычно испытывает значительные пластические деформации. Это обстоятельство вынуждает предъявлять к материалу заготовки достаточно высокие требования по пластичности.

Листовую штамповку широко применяют при различных отраслях промышленности, особенно в таких, как авто-, тракторо-, самолето-, ракето- и приборостроение, электротехническая промышленность и другие.

К преимуществам листовой штамповки относится возможность получения деталей минимальной массы при заданной их прочности получения деталей и жесткости; достаточно высокие точность размеров и качество поверхности, позволяющие до минимума сократить отделочные операции обработки резанием; сравнительная простота механизации и автоматизации процессов штамповки, обеспечивающая высокую производительность (30-40 тысяч деталей в смену с одной машины); хорошая приспособляемость к масштабам производства, при которой листовая штамповка может быть экономически целесообразной и в массовом, и в мелкосерийном производстве.

При листовой штамповке пластические деформации получают лишь часть заготовки. Операцией листовой штамповки называется процесс пластической деформации, обеспечивающий характерное изменение формы определенного участка заготовки. Различают формоизменяющие операции, в которых заготовка не должна разрушаться в процессе деформирования, и разделительные операции, в которых этап пластического деформирования обязательно завершается разрушением.

При проектировании технологического процесса изготовления деталей листовой штамповкой основной задачей является выбор наиболее рациональных операций и последовательности их применения, позволяющих получить детали с заданными служебными свойствами при минимальной себестоимости и хороших условиях труда.

 

Операции листовой штамповки

Рассмотрим основные разделительные и формоизменяющие операции листовой штамповки.

Отрезка – отделение части заготовки по незамкнутому контуру на специальных машинах – ножницах и в штампах. Отрезку чаще применяют как заготовительную операцию для разделения листа на полосы заданной ширины. Основные типы ножниц – ножницы с поступательным движением режущих кромок ножа и вращательным движением режущих кромок – дисковые ножницы. Для уменьшения усилия резания режущие кромки в ножницах с поступательным движением ножа наклонены друг к другу под углом 1-5° (гильотинные ножницы). Лист подают до упора, определяющего ширину отрезаемой полосы В. Длина отрезаемой полосы L не должна превышать длины ножей.

При отрезке на дисковых ножницах длина отрезаемой полосы не ограничивается инструментом, вращение дисковых ножей обеспечивает не только разделение, но и подачу заготовки действием сил трения. Прямолинейность линии отрезки на дисковых ножницах обеспечивается соприкосновением разделяемых частей заготовки с плоскими поверхностями ножа и тем, что режущие кромки ножей заходят одна за другую. Для обеспечения захвата и подачи заготовки диаметр ножей должен быть больше толщины заготовки в 30-70 раз (увеличиваясь с уменьшением коэффициента трения).

При вырубке и пробивке характер деформирования заготовки одинаков. Эти операции отличаются только назначением. Вырубкой оформляют наружный контур детали, а пробивкой – внутренний контур.

Вырубку и пробивку обычно осуществляют металлическими пуансоном и матрицей. Пуансон вдавливает часть заготовки в отверстие матрицы. В начальной стадии деформирования происходит врезание режущих кромок в заготовку и смещение одной части заготовки относительно другой без видимого разрушения.

При определенной глубине внедрения режущих кромок в заготовку у режущих кромок зарождаются трещины, быстро проникающие в толщу заготовки. Эти трещины наклонены к оси инструмента под углом 4-6°; если эти трещины встречаются, то поверхность среза получается сравнительно ровной, состоящий из блестящего пояска, образующегося от внедрения режущих кромок до появления трещин, и наклонной шероховатой поверхности разрушения в зоне прохождения трещин.

Возможность совпадения трещин, идущих от режущих кромок пуансона и матрицы, зависит от правильного выбора зазора между пуансоном и матрицей. Зазор z назначают в зависимости от толщины и механических свойств заготовки. При малом зазоре трещины не встречаются, и на поверхности среза появляются пояски вторичного среза,  ухудшающие ее качество и способствующие разрушению заготовки при последующем деформировании и работе детали.

Кроме рассмотренных разделительных операций, в технологии листовой штамповки применяют и другие, такие, как нарезка и обрезка. Характер деформирования заготовки для этих операций аналогичен рассмотренному.

Гибка – операция, изменяющая кривизну заготовки практически без изменения ее линейных размеров. В процессе гибки пластическая деформация сосредотачивается на узком участке, контактирующем с пуансоном, в то время как участки, образующие полки деталей, деформируются упруго.

В зоне пластических деформаций наружные слои растягиваются, а внутренние сжимаются. У середины заготовки находятся слои, деформация которых равна нулю. Деформация растяжения наружного слоя и сжатия внутреннего увеличивается с уменьшением радиуса рабочего торца пуансона. Деформация растяжения наружного слоя не беспредельна, и при определенной ее величине может начаться разрушение заготовки с образованием трещин, идущих от наружной поверхности в толщу заготовки. Это обстоятельство ограничивает минимальные радиусы, исключающие разрушение заготовки. В зависимости от материала заготовки.