Контрольная работа по "Технология". 2

Вариант № 1

 

1. Поясните этимологический  смысл понятия «технология»?

 

Технология (от др.-греч. — искусство, мастерство, умение; — мысль, причина; методика, способ производства) — в широком смысле — совокупность методов, процессов и материалов, используемых в какой-либо отрасли деятельности, а также научное описание способов технического производства; в узком — комплекс организационных мер, операций и приемов, направленных на изготовление, обслуживание, ремонт и/или эксплуатацию изделия с номинальным качеством и оптимальными затратами, и обусловленных текущим уровнем развития науки, техники и общества в целом.

Технология включает в  себе методы, приемы, режим работы, последовательность операций и процедур, она тесно связана с применяемыми средствами, оборудованием, инструментами, используемыми материалами.

Современные технологии основаны на достижениях научно-технического прогресса и ориентированы на производство продукта: материальная технология создаёт материальный продукт, информационная технология (ИТ) — информационный продукт. В быту технологией принято называть описание производственных процессов, инструкции по их выполнению, технологические требования и пр. Технологией или технологическим процессом часто называют также сами операции добычи, транспортировки и переработки, которые являются основой производственного процесса. Технический контроль на производстве тоже является частью технологии. Разработкой технологий занимаются технологи, инженеры, конструкторы, программисты и другие специалисты в соответствующих областях.

Со временем технологии претерпели значительные изменения, и если когда-то технология подразумевала под собой простой навык, то в настоящее время технология — это сложный комплекс знаний ноу-хау, полученных порою с помощью дорогостоящих исследований.

Наиболее новые и прогрессивные технологии современности относят к высоким технологиям. Переход к использованию высоких технологий и соответствующей им техники является важнейшим звеном научно-технической революции (НТР) на современном этапе. К высоким технологиям обычно относят самые наукоёмкие отрасли промышленности: микроэлектроника, вычислительная техника, робототехника, атомная энергетика, самолётостроение, космическая техника, микробиологическая промышленность.

 

 

 

2. Анизотропия?  Приведите примеры анизотропных тел и их   свойства.

 

Анизотропи́я (от др.-греч. — неравный и направление) — неодинаковость свойств среды (например, физических: упругости, электропроводности, теплопроводности, показателя преломления, скорости звука или света и др.) по различным направлениям внутри этой среды; в противоположность изотропии.

В отношении  одних свойств среда может  быть изотропна, а в отношении других — анизотропна; степень анизотропии также может различаться.

Частный случай анизотропии — ортотропия (от др.-греч. — прямой и  направление) — неодинаковость свойств среды по взаимно перпендикулярным направлениям.

Анизотропия является характерным свойством кристаллических тел (точнее — лишь тех, кристаллическая решетка которых не обладает высшей — кубической симметрией). При этом свойство анизотропии в простейшем виде проявляется только у монокристаллов. У поликристаллов анизотропия тела в целом (макроскопически) может не проявляться вследствие беспорядочной ориентировки микрокристаллов, или даже не проявляется, за исключением случаев специальных условий кристаллизации, специальной обработки и т. п.

Причиной анизотропности кристаллов является то, что при упорядоченном расположении атомов, молекул или ионов силы взаимодействия между ними и межатомные расстояния (а также некоторые не связанные с ними прямо величины, например, поляризуемость или электропроводность) оказываются неодинаковыми по различным направлениям. Причиной анизотропии молекулярного кристалла может быть также асимметрия его молекул. Макроскопически эта неодинаковость проявляется, как правило, лишь если кристаллическая структура не слишком симметрична.

Помимо кристаллов, естественная анизотропия — характерная особенность многих материалов биологического происхождения, например, деревянных брусков.

Анизотропия свойственна жидким кристаллам, движущимся жидкостям (неньютоновским — особенно).

Анизотропией  особого рода в масштабах всего  кристалла или его областей обладают ферромагнетики и сегнетоэлектрики.

Во многих случаях  анизотропия может быть следствием внешнего воздействия (например, механической деформации, воздействия электрического или магнитного поля и т.д.). В ряде случаев анизотропия среды может в какой-то степени (а в некоторой слабой степени — часто) сохраняться после исчезновения вызвавшего ее внешнего воздействия.

 

 

 

3. Какое явление  называется полигонизацией? Раскройте  суть этого явления.

 

При нагреве  до сравнительно низких температур (обычно ниже (0,2—0,3) Гдл1) начинается процесс возврата, под которым понимают повышение структурного совершенства наклепанного металла в результате уменьшения плотности дефектов строения, однако без заметных изменений структуры, видимой в световом

микроскопе, по сравнению с деформированным  состоянием.

В процессе возврата различают две стадии. При более  низких температурах (ниже 0,2 Гпл) протекает собственно первая стадия возврата, когда происходят уменьшение точечных дефектов  (вакансий) и небольшая перегруппировка дислокаций без образования новых субграниц.

Вторая стадия возврата — полигонизация, под которой  понимают фрагментацию кристаллитов на субзерна (полигоны) с малоугловыми границами; происходит при нагреве до более высоких температур.

 

Рис. 1 Схема  процесса полигонизации

 

Для объяснения процесса полигонизации предложен  следующий дислокационный механизм. При деформации кристалла,  например, путем изгиба возникают дислокации, неупорядоченно  распределенные в плоскостях скольжения (рис. 1, а). При нагреве, достаточном для протекания самодиффузии, дислокации 

различных знаков аннигилируют, а избыточные дислокации одного знакавыстраиваются в дислокационные стенки, что приводит к  образованию в монокристалле или в зернах поликристалла субграниц, ограничивающих субзерна (полигоны), свободные от дислокаций (рис. 1, б). Процесс полигонизации этого классического типа протекает после небольших деформаций при нагреве до (0,25— 0,3) Тил.

Укрупнение  субзерен (полигонов) при увеличении времени или повышении температуры и очищение их объема от дислокаций приводят к снижению прочности.

 

4. Поясните, используя график Чернова – Таммана, природу образования зоны столбчатых кристаллов при кристаллизации стального слитка.

 

Строение стального  слитка впервые дано в 1878 г. Д.К. Черновым. Структура литого слитка состоит из трех основных зон (Рис.2). Первая зона – наружная мелкозернистая корка, которая состоит из дезориентированных мелких кристаллов – дендритов.

Вторая зона слитков – зона столбчатых кристаллов. После образования самой корки условия теплоотвода меняются, градиент температур уменьшается и уменьшается степень переохлаждения стали. Третья зона слитка – зона равноосных кристаллов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.2 Основные зоны в структуре литого слитка

 

Рассмотрим зависимость числа центров кристаллизации (ч.ц.к.) и скорости роста кристаллов (с.р.к.) от степени переохлаждения металла ΔТ (Рис.3)

  Строение поликристаллического металла зависит от скорости охлаждения V_охл (или степени переохлаждения ΔТ). Эта зависимость была изучена отечественными учеными Тамманом и Черновым.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Рис.3 Зависимость числа центров кристаллизации (ч.ц.к.) и скорости роста кристаллов (с.р.к.) от степени переохлаждения металла ΔТ.

 

При соприкосновении  с холодной стенкой изложницы образуется зона мелких равноосных кристаллов. Объем твердого металла меньше жидкого, поэтому между стенкой изложницы и застывшим металлом возникает воздушная прослойка; сама стенка нагревается от соприкосновения с металлом. В результате скорость охлаждения металла уменьшается, рост кристаллов приобретает направленный характер – они растут от стенки изложницы к центру по направлению отвода тепла и образуется зона столбчатых кристаллов. Это явление как бы прорастания длинными кристаллами толщи слитка носит название транскристаллизации. Образующаяся зона замедляет отдачу тепла наружу, скорость охлаждения уменьшается и образуется зона крупных неориентированных кристаллов. В жидком металле содержится какое-то количество растворенных газов, поэтому в объеме слитка при его охлаждении для металлов, которые обладают склонностью к переохлаждению, обнаруживаются только восходящие ветви кривых числа центров кристаллизации и скорости роста кристаллов.

 

5. Изобразите  диаграмму состояния сплавов  с неограниченной растворимостью  компонентов. Поясните ее внутреннее содержание. Можно ли при исследовании диаграмм этого типа пользоваться правилом отрезков? Почему?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 4  Диаграмма состояния сплавов с неограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии и кривые охлаждения типичных сплавов

Проведем анализ полученной диаграммы.

1. Количество  компонентов: К = 2 (компоненты  А и В). 
2. Число фаз: f = 2 (жидкая фаза L, кристаллы твердого раствора α) 
3. Основные линии диаграммы:

acb – линия  ликвидус, выше этой линии сплавы  находятся в жидком состоянии;

adb – линия  солидус, ниже этой линии сплавы  находятся в твердом состоянии.

Характерные сплавы системы:

Чистые компоненты А и В кристаллизуются при  постоянной температуре, кривая охлаждения компонента В представлена на рисунке 1, позиция б. Остальные сплавы кристаллизуются аналогично сплаву I, кривая охлаждения которого также представлена на рисунке 1, позиция б.

Процесс кристаллизации сплава I: до точки 1 охлаждается сплав в жидком состоянии. При температуре, соответствующей точке 1, начинают образовываться центры кристаллизации твердого раствора α. На кривой охлаждения отмечается перегиб (критическая точка), связанный с уменьшением скорости охлаждения вследствие выделения скрытой теплоты кристаллизации. На участке 1–2 идет процесс кристаллизации, протекающий при понижающейся температуре, так как согласно правилу фаз в двухкомпонентной системе при наличии двух фаз (жидкой и кристаллов твердого раствора α) число степеней свободы будет равно единице С = 2 — 2 + 1 = 1. При достижении температуры соответствующей точке 2, сплав затвердевает, при дальнейшем понижении температуры охлаждается сплав в твердом состоянии, состоящий из однородных кристаллов твердого раствора α.

Количественный  структурно-фазовый анализ сплава.

Пользуясь диаграммой состояния можно для любого сплава при любой температуре определить не только число фаз, но и их состав и количественное соотношение. Для этого используется правило отрезков. Для проведения количественного структурно-фазового анализа через заданную точку проводят горизонталь (коноду) до пересечения с ближайшими линиями диаграммы (ликвидус, солидус или оси компонентов).

Определение состава  фаз в точке m:

Для его определения  через точку m проводят горизонталь до пересечения с ближайшими линиями диаграммы: ликвидус и солидус.

Состав жидкой фазы определяется проекцией точки  пересечения горизонтали с линией ликвидус p на ось концентрации. Состав твердой фазы определяется проекцией точки пересечения горизонтали с линией солидус q (или осью компонента) на ось концентрации.

Состав жидкой фазы изменяется по линии ликвидуса, а состав твердой фазы – по линии солидуса.

С понижением температуры состав фаз изменяется в сторону уменьшения содержания компонента В.

Определение количественного  соотношения жидкой и твердой фазы при заданной температуре (в точке m):

Количественная  масса фаз обратно пропорциональна отрезкам проведенной коноды. Рассмотрим проведенную через точку m коноду и ее отрезки.

Количество  всего сплава (Q_сп) определяется отрезком pq.

Отрезок, прилегающий  к линии ликвидус pm, определяет количество твердой фазы.

Отрезок, прилегающий  к линии солидус (или к оси  компонента) mq, определяет количество жидкой фазы.

 

 

6. Диаграмма  изотермического образования аустенита. Как достигается гомогенизация аустенита? Опишите основные механизмы структурного превращения в стали при нагреве.

 

Кинетика образования  аустенита изображается диаграммой изотермических превращений, аналогичной диаграмме на рисунке Диаграмма изотермического превращения. Отличие состоит в том, что, как показывают опыты, перлито-аустенитное превращение начинается сразу же после перехода через температуру равновесия фаз, т. е. линия начала превращения практически сливается с горизонталью при температуре трехфазного равновесия (727 °С).

Это связано с легкостью зарождения аустенита на ферритокарбидной границе при α — γ-перестройке, рассмотренной выше. Здесь нет противоречий с общей теорией фазовых переходов, так как принципиально фазовое превращение может развиваться при любой малой степени перегрева выше температуры равновесия.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.5 Схема диаграммы изотермического образования аустенита в доэвтекоидной стали (И. Н. Кидин, М. А. Штремель).  
 
1 — исчезновение ферритных промежутков в перлите;  
2 — исчезновение цементита;  
3 — окончание гомогенизации аустенита на месте исчезнувших колоний перлита;  
4 — исчезновение свободного феррита;  
4´ — прекращение перехода свободного феррита в аустенит ниже температуры А₃;  
5 — окончание гомогенизации аустенита.

Время окончания  разных этапов образования аустенита уменьшается с ростом температуры (смотрите кривые 1 — 5 на рисунке). Скорость всех процессов аустенитизации, имеющих диффузионную природу, пропорциональна коэффициенту диффузии углерода в аустените и градиенту концентраций (C_b — C_a)/X, где Х-сечение растущего зерна аустенита, C_b и C_a — концентрации углерода в точках b и a на рисунке Участок диаграммы.  
С повышением температуры экспоненциально растет коэффициент диффузии и увеличивается перепад концентраций C_b — C_a в соответствии с расхождением линий GS и SE на диаграмме состояния Fe — С. Кроме того, с ростом температуры уменьшается скачок концентраций на границе А/Ф (укорачиваются коноды, соединяющие линии GP и GS), что также ускоряет рост аустенита за счет феррита.

При непрерывном  нагревании температуры окончания образования аустенита и его гомогенизации повышаются с ростом скорости нагревания (смотрте точки пересечения кривых нагревания V₁ и V₂ с линиями диаграммы на рисунке; υ₁ > υ₂). Для получения количественных данных при непрерывном нагревании необходимо строить соответствующую термокинетическую диаграмму.

С увеличением  дисперсности исходной структуры время окончания всех этапов аустенитизации уменьшается. Этому способствует не только уменьшение путей, которые должны пройти границы растущих аустенитных зерен, но и увеличение градиента концентраций углерода в аустените, так как та же максимальная разность концентраций, например C_b — C_a, приходится на меньшую длину.

В углеродистых сталях образование и гомогенизация аустенита протекают довольно быстро. При печном нагреве время выдержки больше времени окончания гомогенизации аустенита, которое при обычных температурах нагрева составляет максимум несколько минут (включая все процессы аустенитизации).

Гомогенизация аустенита идет гораздо дольше в  легированных сталях. Легирующие элементы неравномерно распределены между ферритом и карбидом.

Некарбидообразующие элементы находятся в феррите, а карбидообразующие — преимущественно в карбиде. По окончании перлитоаустенитного превращения аустенит неоднороден.

Рассмотренные процессы аустенитизации играют важную роль при скоростном индукционном нагреве, когда время пребывания стали в области температур аустенитизации очень мало.

 

7.   Обоснованно  назначьте режим ТО для заготовки шатуна, изготовленного из стали 40 сечением 60 мм. Поясните.

 

  Из приложения, табл.№1 значения температур основных критических точек для стали 40  будут соответствовать, в  ⁰С  :

    A_c1=730; A_c3 (A_cm)=790; A_r3(A_rcm)=780; A_r1=690; М_н=340.

 С учетом перечисленных выше условий эксплуатации заготовки шатуна и положения критической точки A_c3  для выбранной марки стали определяю  необходимую термическую обработки с целью получения высокой поверхностной твердости (противостояние износу) и вязкой, достаточно прочной сердцевины (противодействие ударным нагрузкам).

ТО – закалка  820-840⁰С (выше точки A_c3 на 30-50 ⁰С), охлаждение легированных сталей, как правило, замедленное, поэтому среда охлаждения – масло.

Отпуск после  закалки, естественно, низкий. Температура отпуска  180-200⁰С,  структура поверхностного слоя - легированный мартенсит отпуска с твердостью около HRC 60. При этом твердость сердцевины будет находиться в пределах  НВ300-320, несмотря на то, что углерода в сердцевине крайне мало. При низком отпуске твердость сердцевины несколько снижается, на 30…40 единиц НВ.

Как правило, время  нагрева и выдержки стали на 1мм сечения детали (заготовки) при закалке  и отпуске различно и зависит  от многих факторов (от толщины детали, общих габаритов и массы, от теплопроводности стали, мощности печи и др.). Поэтому, как правило, при выборе технологии серийного производства конкретных изделий и марок сталей предварительно проводят  корректирующее апробирование этой стали с целью окончательной отработки всех параметров режима ТО. 

 

8.  Расшифровать  следующие марки материалов:

      А12; Х6ВФ; Бр.АЖНМц9-4-4-1; 38ХН3МА.

 

А12 - по своему назначению данная марка относится к конструкционным сталям является низколегированной (<2,5%); количество вредных примесей (серы и фосфора) определяют эту сталь, как качественную; и, наконец, содержание углерода (0,12%) позволяет отнести сталь А12 к группе автоматных углеродистых сталей, хорошо обрабатываемых резанием.

Х6ВФ – по своему назначению данная марка относится к инструментальным сталям является легированной (>2,5%); количество вредных примесей (серы и фосфора) определяют эту сталь, как качественную; и, наконец, содержание углерода (более 1%), хрома (6 %), вольфрама(до 1%), ванадия (до 1%) позволяет отнести сталь Х6ВФ к группе хромистых высокоуглеродистых сталей, легированных вольфрамом и ванадием.

Бр.АЖНМц9-4-4-1 - Бронза безоловянная, обрабатываемая давлением c содержанием алюминия 9%, железа -4%, никеля -4% и марганца – 1%, а все остальное это медь – 82%. -

38ХН3МА - по своему назначению данная марка относится к конструкционным сталям является легированной (>2,5%); количество вредных примесей (серы и фосфора) определяют эту сталь, как высококачественную; и, наконец, содержание углерода (0,38%) хрома(до 1%), никеля (3%), молибдена (до 1%)позволяет отнести сталь 38ХН3МА к группе хромоникелемолибденовых сталей.

 

 

9. Перечислите  основные способы производства  стали. Дайте им краткую, отличительную  друг от друга характеристику. Объясните, почему получение стали  невозможно без основного продукта  доменного производства?

 

С момента изобретения  стали, менялись и совершенствовались способы ее производства. В настоящее время существует несколько приоритетных способов производства стали. К ним относятся кислородно-конвертерный, мартеновский и электросталеплавильный способы производства (или плавления) стали. В основе всех этих способов лежит окислительный процесс, направленный на снижение в чугуне некоторых веществ. Давайте остановимся на каждом способе более подробно и рассмотрим их отличия.

Кислородно-конвертерный способ.

Первое использование кислородно-конвертерного способа приходится на пятидесятые годы двадцатого столетия. В процессе производства стали, чугун продувают в конвертере чистым кислородом. При этом, процесс происходит без затраты топлива. Для того, чтобы переработать 1 тонну чугуна в сталь требуется около 350 кубометров воздуха. Стоит отметить, что кислородно-конвертерный способ получения стали является наиболее актуальным на сегодняшний день. При этом, процесс не ограничивается на одном способе вдувания кислорода. Различают кислородно-конвертерный процесс с комбинированной, верхней и нижней поддувкой. Конвертерный способ производства стали с комбинированной поддувкой является наиболее универсальным.

Для осуществления  этого метода необходим конвертер. Подача кислорода осуществляется через водоохлаждаемую фурму под давлением. В данном случае, процесс окисления является наиболее значимым. Окисление чугуна происходит под воздействием дутья. В результате окисления выделяется тепло, что способствует снижению примесей и повышению температуры металла. далее происходит так называемое раскисление металла.

Мартеновский  способ.

В процессе производства стали мартеновским способом, участвует  специальная отражательная печь. Для того чтобы нагреть сталь  до нужной температуры (2000 градусов), в печь вводят дополнительное тепло с помощью регенераторов. Это тепло получают за счет сжигания топлива в струе нагретого воздуха. Обязательное условие – топливо должно полностью сгорать в рабочем пространстве. Особенностью мартеновского способа производства стали является то, что количество кислорода, подаваемого в печь, превышает необходимый уровень. Это позволяет создать воздействие на металл окислительной атмосферы. Сырье (чугун, железный и стальной лом) погружается в печь, где подвергается плавлению в течение 4 – 6 часов. В процессе плавления есть возможность проверять качество металла, путем взятия пробы. В мартеновской печи возможно получать специальные сорта стали. Для этого в сырье вводят необходимые примеси.

Электросталеплавильный  способ.

В результате электросталеплавильного  способа, получают сталь высокого качества. Процесс этот происходит в специальных электрических печах. Основной принцип электросталеплавильного способа производства стали – использование электроэнергии для нагрева металла. Механизм производства следующий: в результате горения нагревательного элемента, выделяется тепло, за счет преобразования электроэнергии в тепловую энергию. Важно отметить, что процесс выплавки связан с выработкой шлаков. Качество получаемой стали во многом зависит от количества и состава шлаков. Основной причиной образования шлаков, в процессе производства стали, является окисление шихты из оксидов.

Благодаря шлакам, происходит связь оксидов, которые  образуются в процессе окисления  чугуна, а так же удаление ненужных примесей. Кроме этого, шлаки являются передатчиками тепла и кислорода. Присутствие шлаков в процессе производства стали оказывает благотворное влияние на качество стали. Определенное соотношение количества шлаков выводит из стали ненужные вредоносные вещества, например, фосфор. Кроме вышеперечисленных способов производства стали, известны и такие способы, как производство стали в вакуумных индукционных печах, плазменно-дуговая сварка.

Давайте подробнее  остановимся на способе производства особо чистой стали, а так же жаропрочных сплавов. Суть способа состоит в выплавке в вакуумных печах. После такой выплавки, сталь дополнительно переплавляют вакуумным дуговым переплавом. Что дает возможность получения качественной однородной стали. Такая сталь применяется, в основном, в авиакосмической промышленности, атомной энергетике и других важных отраслях. Мы рассмотрели основные способы производства стали. Выбор способа всегда зависит от поставленных задач, удобства применения оборудования, необходимого качества полученной стали и от других факторов. Естественно, что каждый способ имеет свои преимущества и свои недостатки.

Продуктами  доменной плавки являются чугун, шлак и доменный газ. 
Чугун — основной продукт доменной плавки. Чугун используется для изготовления изделий путем литья либо переплавляется в сталь.

Сравнивая химический состав чугуна и стали, видим, что  чугун содержит больше примесей, главным  образом углерода, кремния, марганца, серы и фосфора. Отсюда следует, что  процессы получения стали из чугуна сводятся к понижению количества входящих в состав чугуна примесей. Ниже приводится химический состав одного из чугунов и параллельно состав полученной из него стали. Уменьшения количества примесей в чугуне достигают посредством окислительных процессов.

Таким образом, если примеси получили доступ в состав чугуна вследствие реакций восстановительного характера, то удаление их следует производить  посредством реакций окислительных.

 

 

10. Расшифруйте полное условное обозначение электрода:

           Э42А – УОНИИ-13/45 – 4,0 – УД1    ГОСТ 9466

                       Е41 2 (3) – Б20                     ГОСТ 9467

 

Э42А - тип электрода, характеризуют гарантированное минимальное временное сопротивление разрыву в 42 кгс/мм², а буква А — повышенные пластические свойства, вязкость и ограничения по химическому составу.

УОНИИ-13/45 - марка электрода (универсальная обмазка научно исследовательского института13)

4,0 – диаметр электрода 4 мм.

УД1 - для сварки углеродистых и низколегированных сталей (У), с толстым покрытием (Д), перой группы по качеству(1)

Е41 2 (3 - группа индексов, указывающих характеристики наплавленного металла и металла шва по ГОСТ 9467-75, ГОСТ 10051-75 или ГОСТ 10052-75 (минимальные значения показателей механических свойств наплавленного металла и металла шва при нормальной температуре временного сопротивления разрыву σ_в  410 Н/мм² и 42 кгс/мм², относительного удлинения δ₅  22%, минимальная температура, при которой ударная вязкость металла шва и наплавленного металла a_Н45, составляет не менее 3,5 кгс ∙ м/см², Т_х= - 20°С

Б20 - основной тип  покрытия – Б, использование во всех пространственных положениях, кроме вертикального вниз – 2, на постоянном токе обратной полярности – 0.

 

11. Выбрать тип  и марку электрода, произвести  расчет параметров режима ручной  дуговой сварки и необходимого количества электродов для сварки элементов конструкции из стали Ст.3сп. Геометрия поперечного сечения и длина шва приведены в приложении ( табл. №5)   в соответствии с заданным вариантом ДКР.

 

№ варианта ДКР	Толщина элементов, b,  мм	Форма кромок	Характер выполненного шва	Форма поперечного сечения
1	3	Без скоса кромок	Односторонний	a =2мм; L=500мм.

 

1.  Анализ  химического состава и физико-механических  свойств свариваемой стали марки Ст.3сп.

Из приложения, табл.№3, п.1 выписываю химический состав и физико-механические свойства:              

                               Химический состав, %:

С (0,14-0,22); Mn (0,40-0,65); Si (0,12-0,30);

P<0,04; S<0,05; Cr<0,30; Ni<0,30; Cu<0,30; As<0,08.

                      Механические свойства

(сталь горячекатаная, для толщин 20-40мм):

σ_в=370-480МПа; σ_0,2 > 235МПа;  δ > 25%;  ψ=56-60%; KCU=65-80Дж/см².                 

2. Из приложения, табл. №4 выбираю наиболее близкий  по химическому составу и физико-механическим свойствам сварочный электрод. Критерием  оценки близости химического состава между заданной маркой свариваемой стали и выбранным электродом можно считать углеродный эквивалент этих материалов:

С_ЭКВ.= С,% + Р,%/2 + Мо,%/4 + (Cr+V),%/5 + Mn,%/6 + Ni,%/15.

    Проведенные  расчеты показали, что наиболее высокую сходимость результатов по углеродному эквиваленту с маркой стали Ст.3сп.  показал электрод типа Э12ХМФ марки 48Н-6 (табл. №4, п.13).  Процентное соотношение С_ЭКВ. электрода к  С_ЭКВ. стали составило почти 93%. Физико-механические свойства свариваемой стали и наплавленного металла выбранного электрода также очень близки:

для стали - σ_в=370-480МПа;  δ > 25%;  KCU=65-80Дж/см².;

для наплавленного  металла - σ_в >580МПа; δ=19-24%; KCU=85 Дж/см².

3. Рассчитываем  основные параметры режима ручной  электродуговой сварки.  Из полного условного обозначения выбранного электрода определяем род и полярность тока – последняя цифра знаменателя (0) обозначает постоянный ток обратной полярности, т.е. свариваемая деталь должна быть катодом.  Исходя из этого, источником питания могут служить сварочные генераторы или выпрямители – источники постоянного тока.

Далее, по толщине  свариваемых элементов выбираем диаметр электрода. При толщине  деталей, равной 3,0мм,  выбираем электрод с диаметром металлического стержня - 2,0 мм.

Из условия  задачи известно, что сварка проводится в нижнем пространственном положении, поэтому предварительную величину силы тока определяем по диаметру  электрода,  используя  эмпирическую  зависимость  I = k d_эл , находим величину сварочного тока, где k= 30 при d_эл = 3мм и k= 40-50 при d_эл = 4-6мм. В результате расчета величина силы тока будет примерно равна 60А.   

4. С учетом  заданной геометрии поперечного  сечения и длины шва рассчитываем необходимое количество электродов для выполнения нахлесточного соединения по принятой методике:

а) Определяю  площадь поперечного сечения  наплавленного металла за один проход F_Н = (10-12) d_эл  -  F_Н= 20 мм²;  площадь поперечного сечения корневого прохода F_НК нам определять нет необходимости, так как толщины свариваемых элементов небольшие.