Принципы выбора металла

Как выбрать ножницы по металлу? Принципы выбора, основные характеристики

Ножовка по металлу – непременный атрибут домашнего мастера ХХ века – понемногу уходит в прошлое. С возрастанием объёма разделительных операций появляется потребность в качественно новом, механизированном инструменте с электроприводом – ножницах по металлу.

Классификация типов и конструкций бытовых строительных электроножниц

Виды строительных ножниц определяются характеристикой выполняемых работ. В строительстве это – подгонка трубопроводов по длине, обрезка листов профилированного настила непосредственно на месте его монтажа, любые кровельные работы с листовым металлом. Соответственно, этому выделяют две группы электропривода данного оборудования: от стационарной сети 220 В, либо от аккумуляторов. Первые применяются при сравнительно доступных источниках постоянного энергоснабжения, вторые более востребованы при производстве строительных работ в загородной местности, либо при резке металла в условиях ограниченного пространства (люки, колодцы).

Все строительные электроножницы по металлу реализуют один из трёх принципов разделения листового металла:

1. Вибрационный принцип, который основан на разделении металла вследствие весьма быстрых возвратно-поступательных перемещений ножевой головки. При этом поверхность подвергается кратковременному нагружению до усилий, превышающих предел текучести материала листа, и он разрушается в результате возникновения усталостных напряжений. Рез получается быстрый, с меньшими потребными усилиями и по любому профилю, но не максимально высокого качества, поскольку отдельные участи раздела между собой не контактируют.

2. Сдвиговой принцип разделения, предусматривающий создание в зоне реза напряжений сдвига между смежными участками. Механизм реза таких ножниц включает в себя подвижный и неподвижный ножи, между которыми устанавливается разрезаемое изделие. Электродвигатель обеспечивает работу кривошипно-шатунного механизма, который соединён с подвижным ножом, выполняющим рез. Заготовка укладывается на нижний нож и фиксируется зажимным механизмом. Перемещая её по направлению реза, производят разделение металла. Качество реза при этом повышается, но на установку разрезаемого изделия в новое положение потребуется некоторое время, поэтому производительность ножевых электроножниц ниже, чем высечных.

3. Принцип вращающихся дисковых ножей, которые, постепенно внедряясь в металл, обеспечивают его разрезание. Удобны при большой длине реза (как продольного, так и поперечного), поэтому имеют исключительно стационарный электропривод и чаще применяются в домашних мастерских или в гаражах. Обеспечивают наилучшее качество поверхности раздела, не нуждающееся в последующей зачистке заусенцев.

Посмотрите видео с обзором электроножниц Makita

Обзор наиболее удачных моделей электроножниц текущего года

Лидером производства ножниц высечного исполнения являются изделия от торговой марки Makita. Последняя модель от этого бренда – Makita jS1602 – выгодно отличается удобным корпусом-рукояткой, на которую вынесена кнопка управления. Конструкцией предусмотрены такие меры безопасности, как наличие ограждения и электроблокировка привода, а также стружкоотвод. Обеспечивается рез металла толщиной до 2,5 мм, с контролируемой толщиной реза при помощи специального измерителя.

Следует отметить, что длительные вибрации негативно отражаются на человеческом организме, поэтому длительность непрерывной работы с высечными ножницами необходимо ограничивать.

Удачной новинкой рынка 2015 года стали электроножницы GSC 160 от торговой марки Bosch. Традиционно высокое немецкое качество здесь сочетается с большими технологическими возможностями оборудования: GSC 160 режут металл толщиной 0,7…2,2 мм (последнее значение – для листового алюминия) со скоростью до 3500 мин-1. В комплекте имеется также набор сменных ножей для материала различной толщины, что обеспечивает оптимальное значение технологического зазора, а, следовательно, и наилучшее качество разделения металла. Особо стоит выделить эргономичность конструкции рукоятки электроножниц.

Малогабаритные дисковые ножницы НДЭ-10 от ООО «Высокие технологии» – несомненное подспорье домашнему мастеру при выполнении работ по разделению длинномерных листовых заготовок. В комплект входит до 10 пар дисковых ножей, позволяющих одновременно проводить роспуск профиля шириной до 1250 мм на 7…8 полос разной толщины. При наибольшей толщине заготовки 1,5 мм износостойкость ножей составляет не менее 6800 м.

Удобство работы, высокая износостойкость ножей, отсутствие физических нагрузок на оператора, а также компактность и эргономичность конструкции – основные тренды строительных электроножниц 2015 года.

6.7 Принципы выбора сварочных материалов

Первым условием при выборе сварочных материалов является получение плотных беспористых швов. Для этого необходимо принимать меры как к ограничению поглощения металлом ванны водорода и азота, так и к торможению реакции окисления углерода в период кристаллизации сварочной ванны.

Вторым условием при выборе сварочных материалов является

получение металла шва, обладающего высокой технологической прочностью, т.е. не склонного к образованию горячих трещин. Химический состав металла шва оказывает решающее значение на состав межзеренных прослоек и тем самым на стойкость шва против образования горячих трещин. Сера, углерод и другие элементы, образующие в сталях прослойки легко плавких эвтектик, затвердевающие при относительно низких температурах, увеличивают склонность металла шва к образованию горячих трещин. Наоборот, марганец повышает технологическую прочность швов, связывая серу в тугоплавкое соединение MnS.

Присутствие серы наиболее сильно влияет на образование горячих трещин. Так, например, увеличение содержания серы в наплавленном металле до 0,035 – 0,040% часто приводит к образованию горячих трещин.

Повышение содержания углерода в шве сильно увеличивает опасность образования горячих трещин, вызываемых серой. Так, при сварке углеродистых сталей повышение содержания углерода свыше углерода свыше 0,16% приводит к появлению горячих трещин даже при малых количествах серы и достаточно высокой концентрации марганца.

Подобно углероду, но в меньшей степени, на технологическую прочность влияет кремний.

Как правило, чем сильнее тот или иной элемент снижает растворимость углерода в аустените, тем в большей степени он способствует образованию горячих трещин в сварных швах. Карбидообразователи можно расположить в следующем порядке по убывающей степени их влияния на образование горячих трещин: титан, ванадий, вольфрам, молибден, хром, марганец.

Третьим условием при выборе сварочных материалов является получение металла шва, имеющего требуемую эксплуатационную прочность. Если подвергнуть растяжению сварной образец с поперечным швом, то при идентичности механических характеристик и диаграмм растяжения основного и наплавленного металлов, также металла переходной зоны деформации развиваются по закону, определяемому общей диаграммой растяжения. Если же окажется, что металл шва обладает более высоким пределом прочности, то разрушение произойдет по основному металлу. Если предел прочности металла шва меньше, чем основного металла, то разрушение произойдет по сварному шву независимо от его пластичности.

При продольных швах деформации в сварных образцах развиваются иначе (рис. 6.14). В этом случае деформации на каждом участке не могут быть различными (как в образцах с поперечными швами). Поэтому если металл шва обладает более низкими, чем основной металл, пластическими свойствами, то напряжения в шве

Рис. 6.14. Деформирование образца с продольным сварочным швом.

будут большими, чем в основном металле, т.е. шов будет воспринимать на себя большую долю нагрузки (рис. 6.14,а). Так, если металл шва обладает невысокой пластичностью (кривая ІІ), а предельное значение его относительного удлинения составляет ε2 ! ), а относительное удлинение образца при разрушении составит ε3 ! ! Точка 1 кривой основного металла переместится в точку 3, а точка 2 кривой металла шва – в точку 4. Разность напряжений Δσ в основном металле и металле шва при этом почти не изменится. Разница относительных удлинений ε3 и ε1 будет также небольшой.

Таким образом при выборе сварочных материалов необходимо учитывать, что для обеспечения высоких эксплуатационных свойств сварного соединения следует применять такие материалы, при использовании которых металл шва получится не только с высокими показателями прочности (предел прочности металла шва должен быть не ниже предела прочности основного металла), но и достаточно пластичным.

В некоторых случаях, например при сварке высокопрочных среднелегированных сталей, невозможно подобрать такие сварочные материалы, которые обеспечивали бы получение равнопрочного шва при достаточной его пластичности. Тогда нужно выбирать материалы с несколько меньшим пределом прочности, но обладающие высокими пластическими свойствами. Работоспособность таких сварных соединений с «мягкой прослойкой» зависит, как показали исследования О.А.Бакши, от соотношения ее свойств, свойств основного металла и от относительной толщины мягкой прослойки.

Пластическому деформированию прослойки вблизи контактных поверхностей (границ раздела с основным металлом) препятствует прилегающий к ней металл, который имеет более высокий предел текучести. В условиях стесненного пластического течения усилие, необходимое для деформации прослойки, возрастают по сравнению с тем, которое требовалось бы для материала прослойки в случае его свободного деформирования на ту же величину. Такое упрочнение мягкой прослойки называется контактным упрочнением. Контактное упрочнение будет тем больше, чем меньше относительная толщина прослойки χ = b/δ (b – ширина прослойки; δ – толщина свариваемого металла). Чем меньше χ, тем заметнее сдерживается деформации прослойки, тем выше эффективность ее контактного упрочнения.

Таким образом, путем подбора соответствующих сварочных материалов и ширины шва можно обеспечить равнопрочность сварного соединения и основного металла даже при мягком металле шва.

Прочностные и пластические свойства металла шва зависят от его химического состава и структуры.

В исходном состоянии металл шва имеет структуру литого металла, состоящего из пластичного феррита и твердых включений карбидов (цементита). Феррит обладает малой прочностью и высокой пластичностью. Цементит при практически нулевой пластичности обладает высокой твердостью. Объем, занимаемый карбидной фазой, зависит от содержания углерода. Поэтому увеличение содержания углерода повышает прочность и снижает пластичность стали. Следовательно, в сварных швах не должно быть высокого содержания углерода. Это согласовывается и с требованиями технологической прочности. Обычно стремятся, чтобы углерод в швах не превышал 0,12%.

Необходимые механические характеристики металла шва получают путем легирования его такими элементами, которые, повышая прочность, позволяют сохранить достаточно высокие пластичность и ударную вязкость. На рис. 6.15 показано влияние растворенных в феррите легирующих элементов на его свойства. Марганец, кремний и никель сильно упрочняют феррит, упрочняющее действие хрома, молибдена и вольфрама выражено значительно слабее. Легирование вольфрамом и молибденом сильно снижает ударную вязкость. Легирование кремнием вызывает резкое снижение ударной вязкости лишь при содержании его более 0,5%. Марганец и хром при содержании их до 1%, а никель до – 3% повышают ударную вязкость.

Выбранное легирование не должно приводить к образованию горячих трещин и закалке шва.

Рис. 6.15. Влияние легирующих элементов на механические свойства.

Введение от 1 до 2% никеля повышает прочность металла шва при сохранении пластичности. Введение никеля свыше 2% сопровождается резким усилением дендритной неоднородности и снижает пластичность и ударную вязкость.

Хром снижает пластичность и ударную вязкость металла шва.

Марганец при содержании до 1,2% повышает ударную вязкость. Введение до 1,5% марганца повышает прочность при сохранении достаточной пластичности. Увеличение марганца свыше 1,5% приводит к резкому снижению ударной вязкости как при комнатных, так и при отрицательных температурах.

Введение более 0,5% кремния снижает ударную вязкость при комнатной температуре и значительно повышает температурный порог перехода металла шва в хрупкое состояние.

Таким образом, при сварке низкоуглеродистых низколегированных конструкционных сталей в металле шва по условиям обеспечения высокой технологической и эксплуатационной прочности должно содержаться небольшое количество углерода (до 0,12 – 0,14%), кремния до 0,5% (обычно 0,1 – 0,4%) и марганца до 1,5% (обычно 0,65 – 1,2%).

Четвертым условием при выборе сварочных материалов является получение металла шва, обладающего комплексом специальных свойств (например, высокой коррозионной стойкостью, жаропрочностью, износостойкостью и др.).

При сварке высоколегированных сталей металл шва должен обладать высокой технологической прочностью (иметь повышенную стойкость против образования горячих и холодных трещин). Так, например, при сварке хромоникелевых аустенитных сталей металл шва для сохранения жаропрочности или коррозионной стойкости должен по своему составу быть близким к составу свариваемой стали. Однако хромоникелевый аустенитный металл шва склонен к образованию горячих трещин.

Одним из радикальных методов повышения стойкости высоколегированного хромоникелевого металла аустенитного класса против образования горячих трещин является получение двухфазной аустенитно-ферритной структуры. Структурное состояние может быть оценено по диаграмме Шеффлера.

Применительно к длительной эксплуатации сварных соединений при повышенных температурах количество ферритной составляющей должно укладываться в узкие пределы (≈2 – 5%), чтобы избежать как горячих трещин при сварке, так и охрупчивания от теплового старения. Поэтому при выборе сварочных материалов для сварки хромоникелевых сплавов необходимо проверять их пригодность по количеству ферритной фазы в металле шва.

Если при сварке чисто аустенитной жаропрочной стали феррит в металле шва недопустим, то в качестве второй фазы, предупреждающей возникновение горячих трещин, используют карбиды.

Выбор материалов для наплавки слоев с особыми свойствами производят исходя из условий эксплуатации изделия. В этом случае ограничивать содержание углерода и других элементов, увеличивающих склонность к образованию горячих и холодных трещин, не представляется возможным. Тогда главным способом предупреждения трещин при наплавке износостойких сталей и сплавов является предварительный подогрев изделия.

Читайте также:  Почему так важен дизайн-проект для удачного ремонта квартиры

Методика выбора материала

При выборе марки стали для конкретной детали конструктор должен учитывать требуемый уровень прочности, надёжности и долговечности детали, а также технологию её изготовления, экономию металла и спе­цифические условия службы детали (температура, окружающая среда, скорость нагружения и т.п.).

Единых принципов при выборе марки стали пока не разработано, поэтому каждый конструктор выполняет эту задачу в зависимости от сво­его опыта и знаний; вследствие этого при выборе марки стали случаются и ошибки, что может привести к нежелательным последствиям.

Решая эту задачу, прежде всего, необходимо знать форму, размеры и условия работы детали. Предположим, что чисто конструктивно опти­мальное решение найдено. Если сила, воздействующая на деталь, из­вестна, то можно определить уровень напряжений в наиболее опасных сечениях детали (чем сложнее конфигурация изделия, тем точность тако­го расчёта меньше). Так как модули упругости для всех сталей практиче­ски одинаковы (Е

0,8-10 5 МПа), то во многих случаях можно подсчитать упругую деформацию при максимальной нагрузке. При невоз­можности проведения таких расчётов необходимо провести натурные испытания. Если эта деформация находится в допустимых пределах, то следует перейти к основному вопросу – выбору марки стали, а если нет, то необходимо изменить конфигурацию детали: увеличить сечение, вве­сти рёбра жесткости и др. Следует помнить, что путём подбора марки стали упругую деформацию уменьшить практически невозможно. После этого следует перейти к оценке прочности, надёжности и долговечности детали.

Прочность характеризует сопротивление металла пластической деформации. В большинстве случаев нагрузка не должна вызывать оста­точную пластическую деформацию выше определённого значения. Для многих деталей машин (за исключением пружин и других упругих элементов остаточной деформацией, меньшей 0,2 %, можно пренебречь, то есть, условный предел текучести ,2) определяет для них верхний пре­дел допустимого напряжения.

Надёжность – это свойство материала противостоять хрупкому раз­рушению. Деталь должна работать при соблюдении условий, преду­смотренных проектом (напряжение, температура, скорость нагружения и т.п.) и преждевременный её выход из строя свидетельствует о том, что она выполнена не из того металла, были нарушения технологии её изго­товления или допущены серьёзные ошибки в расчётах прочности и т.д. Но в процессе эксплуатации возможны кратковременные отклонения не­которых параметров от пределов, установленных проектом, и если при этом деталь выдержала экстремальные условия, то она надёжна. Следо­вательно, надёжность зависит от температуры, скорости деформации и других выходящих за пределы расчёта параметров.

Долговечность – это свойство материала сопротивляться развитию постепенного разрушения, и она оценивается временем, в течение кото­рого деталь может сохранять работоспособность. Это время не беско­нечно, т.к. в процессе эксплуатации могут изменяться свойства материа­ла, состояние поверхности детали и т.п. Другими словами, долговечность характеризуется сопротивлением усталости, износу, коррозии, ползуче­сти и другим воздействиям, которые определяются временными показа­телями.

Кроме необходимого комплекса механических свойств, к конструкци­онным сталям предъявляются и технологические требования, суть кото­рых в том, чтобы трудоёмкость изготовления деталей из них была мини­мальной. Для этого сталь должна обладать хорошей обрабатываемостью резанием и давлением, свариваемостью, способностью к литью и т.д. Эти свойства зависят от её химического состава и правильного вы­бора режимов предварительной термической обработки.

Наконец, к материалам для деталей машин предъявляются и эконо­мические требования. При этом надо учитывать не только стоимость ста­ли, но и трудоёмкость изготовления детали, её эксплуатационную стой­кость в машине и другие факторы. В первую очередь нужно стремиться выбрать более дешёвую сталь, т.е. углеродистую или низколегирован­ную. Выбор дорогой легированной стали оправдан только в том случае, когда за счёт повышения долговечности детали и уменьшения расхода запасных частей достигается экономический эффект.

Следует иметь в виду, что легирование стали должно быть рацио­нальным, т.е. обеспечивать необходимую прокаливаемость. Введение легирующих элементов сверх этого, помимо удорожания стали, как пра­вило, ухудшает её технологические свойства и повышает склонность к хрупкому разрушению.

Пластмассы: типы, состав, методы получения

Пластмассы – материалы на основе органических природных, синтетических или органических полимеров, из которых можно после нагрева и приложения давления формовать изделия сложной конфигурации. Полимеры – это высоко молекулярные соединения, состоящие из длинных молекул с большим количеством одинаковых группировок атомов, соединенных химическими связями. Кроме полимера в пластмассе могут быть некоторые добавки.

Признаками классификации пластмасс являются: назначение, вид наполнителя, эксплуатационные свойства и другие признаки.

Классификация пластмасс по эксплуатационному назначению: 1 – по применению, 2 – по совокупности параметров эксплуатационных свойств, 3 – по значению отдельных параметров эксплуатационных свойств.

По применеию различают: 1 – пластмассы для работы при действии кратковременной или длительной механической нагрузки: стеклонаполненные композиции полипропилена ПП, этролы, пентапласт, полисульфон ПСФ, полиимид ПИ, материалы на основе кремнийорганических соединений и др.; 2 – пластмассы для работы при низких температурах (до минус 40-60 С): полиэтилены ПЭ, сополимеры этилена СЭП, СЭБ, СЭВ, полипропилен морозостойкий, фторопласт ФТ, полисульфон ПСФ, полиимиды ПИ и др.; 3 – пластмассы антифрикционного назначения: фторопласты ФТ, полиимиды ПИ, текстолиты, полиамиды, фенопласты, полиформальдегид ПФ и др; 4 – пластмассы электро- и радиотехнического назначения: полиэтилены ПЭ, полистиролы ПС, фторопласты ФТ, полисульфон ПСФ, полиимиды, отдельные марки эпоксидных и кремнийорганических материалов и др.; 5 – пластмассы для получения прозрачных изделий: полистирол ПС, прозрачные марки фторпласта ФТ, полиамидов 6,12, ПЭТФ, полисульфон ПСФ, эпоксидные смолы и др.; 6 – пластмассы тепло- и звукоизоляционного назначения: газонаполненные материалы на основе полиэтилена ПЭ, полистирола ПС, поливинилхлорида, полиуретана ПУР, полиимида ПИ, фенопласта, аминопласта и др.; 7 – пластмассы для работы в агрессивных средах: полиэтилены ПЭ, фторопласты ФТ, полипропилен ПП, поливинилхлорид ПВХ, полиимиды ПИ, полусольфон ПСФ и другие.

По совокупности параметров эксплуатационных свойств пластмассы делятся на две

большие группы: 1 – общетехнического назначения, 2 – инженерно-технического назначения.

Пластмассы общетехнического назначения имеют более низкие характеристики параметров эксплуатационных свойств, чем пластмассы инженерно-технического назначения. Пластмассы инженерно-технического назначения сохраняют высокие значения механических свойств не только при нормальной и повышенной температурах, но могут работать и при кратковременных нагрузках при повышенных температурах. Этого не обеспечивают пластмассы общетехнического назначения; они работают в ненагруженном или слабонагруженном состоянии при обычной и средних температурах (до 55 С). Пластмассы инженерно-технического назначения делят на группы, обеспечивающие определенные свойства в некотором интервале; различают пять групп пластмасс по этому классификационному признаку.

По значению отдельных параметров эксплуатационных свойств составляют ряды пластмасс для различных параметров эксплуатационных свойств. Порядок расположения пластмасс в рядах соответствует снижению параметра эксплуатационных свойств. Параметры классификации: электро- и радиотехнические свойства – объемное и поверхностноеэлектросопротивление, электрическая прочность, диэлектрическая проницаемость, механические свойства – коэффициент трения, износа, Пуассона, линейного теплового расширения и другие.

В зависимости от применяемости наполнителя и степени его измельчения все материалы подразделяют на четыре группы: порошковые (пресспорошки), волокнистые, крошкообразные и слоистые.

Технологические свойства пластмасс влияют на выбор метода их переработки. К технологическим свойствам пластмасс относят: текучесть, влажность, время отверждения, дисперсность, усадку, таблетируемость, объемные характеристики.

Текучесть характеризует способность материала к вязкому течению под полимера, выдавленной в течение 10 мин через стандартное сопло под давлением определенного груза при заданной температуре. Так для литья под давлением текучесть равна 1,2-3 г/10 мин, для нанесения покрытий используют полимеры с текучестью 7 г /10 мин. Текучесть реактопласта равна длине стержня в мм, отпрессованного в подогреваемой прессформе с каналом уменьшающегося поперечного сечения. Этот показатель текучести, хотя и является относительной величиной, позволяет предварительно установить метод переработки: при текучести по Рашигу 90-180 мм применяют литьевое прессование, при текучести 30-150 мм – прямое прессование.

Усадка характеризует изменение размеров при формовании изделия и термообработке:

У = (Lф-Lи) / Lф * 100 % ; Уд = (L-Lт) / Lф * 100 % ;

где У – усадка после формования и охлаждения; Уд – дополнительная усадка после термообработки; Lф, Lи – размер формы и размер изделия после охлаждения; L, Lт – размер изделия до термообработки и после охлаждения.

Усадка изделий из реактопластов зависит от способа формования изделия и вида реакции сшивания: полимеризации или поликонденсации. Причем последняя сопровождается выделением побочного продукта – воды, которая под действием высокой температуры испаряется. Процесс усадки протекает во времени; чем больше время выдержки, тем полнее протекает химическая реакция, а усадка изделия после извлечения из формы меньше. Однако после некоторого времени выдержки усадка при дальнейшем его увеличении остается постоянной. Влияние температуры на усадку: усадка увеличивается прямо пропорционально увеличению температуры. Усадка после обработки также зависит от влажности прессматериала и времени предварительного нагрева: с увеличением влажности усадка увеличивается, а с увеличением времени предварительного нагрева – уменьшается.

Усадка изделий из термопластов после формования связана с уменьшением плотности при понижении температуры до температуры эксплуатации.

Усадка полимера в различных направлениях по отношению к направлению течения для термо- и рекатопластов различна, т.е. полимеры имеют анизотропию усадки. Усадка термопластов больше усадки реактопластов.

Содержание влаги и летучих веществ. Содержание влаги в прессматериалах и полимерах увеличивается при хранении в открытой таре из-за гигроскопичности материала или конденсации ее на поверхности. Содержание летучих веществ в полимерах зависит от содержания в них остаточного мономера и низкокипящих пластификаторов, которые при переработке могут переходить в газообразное состояние.

Оптимальное содержание влаги: у реактопластов 2,5 – 3,5%, у термопластов – сотые и тысячные доли процента.

Гранулометрический состав оценивают размерами частиц и однородностью. Этот показатель определяет производительность при подаче материала из бункера в зоны нагрева и равномерность нагрева материала при формовании, что предупреждает вздутия и неровности поверхности изделия.

Объемные характеристики материала: насыпная плотность, удельный объем, коэффициент уплотнения. (Удельный объем – величина, определяемая отношением объема материала к его массе; насыпная плотность – величина обратная удельному объему). Этот показатель определяет величину загрузочной камеры прессформы, бункера и некоторые размеры оборудования, а при переработке пресспорошков с большим удельным объемом уменьшается производительность из-за плохой теплопроводности таких порошков.

Таблетируемость – это возможность спрессовывания прессматериала под действием внешних сил и сохранения полученной формы после снятия этих сил.

Пластмассы выбирают исходя из требований к эксплуатационным свойствам и геометрическим параметрам изделия. Поэтому сначала выбирают вид пластмассы на основе требований к ее эксплуатационным свойствам, а затем базовую марку и марку с улучшенными технологическими свойствами, которую можно эффективно переработать выбранным способом.

Существует два метода выбора вида пластмасс:

1 – метод аналогий – качественный;

2 – количественный метод.

Метод аналогий применяют при невозможности точного задания параметров эксплуатационных свойств пластмассы; в этом случае используют для выбора характерные параметры эксплуатационных свойств, назначение, достоинства, ограничения, рекомендации по применению и способам переработки; в этом случае для выбора также могут быть использованы рекомендации по применению пластмасс в других типах изделий, работающих в аналогичных условиях.

Порядок выбора пластмасс количественным методом по комплексу заданных значений эксплуатационных свойств сводится к следующему:

– выявление условий эксплуатации изделия и соответствующих им значений параметров эксплуатационных свойств пластмасс при основных условиях работы изделия;

– подбор пластмассы с требуемыми параметрами эксплуатационных свойств;

– проверка выбранной пластмассы по другим параметрам, не вошедшим в основные.

порядок выбора пластмассы следующий:

I. Составление поискового образа пластмассы:

– составление графа дерева свойств изделия,

– составление параметрического ряда и определение значения параметров,

– определение веса параметров с использованием метода расстановки приоритетов,

– установление порога совпадения поисковых параметров;

II. Порядок выбора:

– выбор материала по поисковым параметрам, начиная с наиболее ценного, методом последовательного приближения,

– при наличии нескольких равноценных марок материала сопоставление и выбор лучшей с помощью обобщенного показателя или по результатам опробования.

Выбор базовой марки полимера. Базовую марку полимера выбирают по вязкости (текучести) в зависимости от предполагаемого способа переработки. Далее подбирают базовую марку по вязкости (текучести) в зависимости от конфигурации и размеров детали. В справочниках (на пластмассы) обычно приведены конкретные рекомендации по применению различных марок пластмасс. Выбор литьевых марок пластмасс для литья под давлением наиболее сложен, поэтому приведем его.

Выбор базовых марок для литья под давлением. Основными параметрами при этом являются толщина детали S и отношение длины детали к тощине L/S.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Сдача сессии и защита диплома – страшная бессонница, которая потом кажется страшным сном. 9065 – | 7314 – или читать все.

Читайте также:  Декоративная штукатурка своими руками

Обработка металла

Металлы и их сплавы издавна используются человеком для изготовления инструментов и оружия, украшений и ритуальных предметов, домашней утвари и деталей механизмов.

Чтобы превратить металлические слитки в деталь или изделие, их требуется обработать, или изменить их форму, размеры и физико-химические свойства. За несколько тысячелетий было разработано и отлажено множество способов обработки металлов.

Особенности обработки металла

Многочисленные виды металлообработки можно отнести к одной из больших групп:

  • механическая (обработка резанием);
  • литье;
  • термическая;
  • давлением;
  • сварка;
  • электрическая;
  • химическая.

Литье — один из самых древних способов. Он заключается в расплавлении металла и розливе его в подготовленную форму, повторяющую конфигурацию будущего изделия. Этим способом получают прочные отливки самых разных размеров и форм.

Про другие виды обработки будет рассказано ниже.

Сварка

Сварка также известна человеку издревле, но большинство методов были разработаны в последнее столетие. Сущность сварки заключается в соединении нагретых до температуры пластичности или до температуры плавления кромок двух деталей в единое неразъемное целое.

В зависимости от способа нагрева металла различают несколько групп сварочных технологий:

  • Химическая. Металл нагревают выделяемым в ходе химической реакции теплом. Термитную сварку широко применяют в труднодоступных местах, где невозможно подвести электричество или подтащить газовые баллоны, в том числе под водой.
  • Газовая. Металл в зоне сварки нагревается пламенем газовой горелки. Меняя форму факела, можно осуществлять не только сварку, но и резку металлов.
  • Электросварка. Самый распространенный способ:
    • Дуговая сварка использует для нагрева и расплавления рабочей зоны тепло электрической дуги. Для розжига и поддержание дуги применяют специальные сварочные аппараты. Сварка ведется обсыпными электродами или специальной сварочной проволокой в атмосфере инертных газов.
    • При контактной сварке нагрев осуществляется проходящим через точку соприкосновения соединяемых заготовок сильным электротоком. Различают точечную сварку, при которой детали соединяются в отдельных точках, и роликовую, при которой проводящий ролик катится по поверхности деталей и соединяет их непрерывным швом.

С помощью сварки соединяют детали механизмов, строительные конструкции, трубопроводы, корпуса судов и автомобилей и многое другое. Сварка хорошо сочетается с другими видами обработки металлов.

Электрическая обработка

Метод основан на частичном разрушении металлических деталей под воздействием электрических разрядов высокой интенсивности.

Его применяют для прожигания отверстий в тонколистовом металле, при заточке инструмента и обработке заготовок из твердых сплавов. Он также помогает достать из отверстия обломившийся и застрявший кончик сверла или резьбового метчика.

Графитовый или латунный электрод, на который подано высокое напряжение, подводят к месту обработки. Проскакивает искра, металл частично оплавляется и разбрызгивается. Для улавливания частиц металла промежуток между электродом и деталью заполняют специальным маслом.

Ультразвуковая обработка металла

К электрическим способам обработки металлов относят и ультразвуковой. В детали возбуждаются колебания высокой интенсивности с частотой свыше 20 кгц. Они вызывают локальный резонанс и точечные разрушения поверхностного слоя, метод применяют для обработки прочных сплавов, нержавейки и драгоценностей.

Особенности художественной обработки металлов

К художественным видам обработки металлов относят литье, ковку и чеканку. В средине XX века к ним добавилась сварка. Каждый способ требует своих инструментов и приспособлений. С их помощью мастер либо создает отдельное художественное произведение, либо дополнительно украшает утилитарное изделие, придавая ему эстетическое наполнение.

Чеканка — это создание рельефного изображения на поверхности металлического листа или самого готового изделия, например, кувшина. Чеканку выполняют и по нагретому металлу.

Способы механической обработки металлов

Большую группу способов механической обработки металлов объединяет одно: в каждом из них применяется острый и твердый по отношению к заготовке инструмент, к которому прикладывают механическое усилие. В результате взаимодействия от детали отделяется слой металла, и форма ее изменяется. Заготовка превышает размерами конечное изделие на величину, называемую «припуск»

Разделяют такие виды механической обработки металлов, как:

  • Точение. Заготовка закрепляется во вращающейся оснастке, и к ней подводится резец, снимающий слой металла до тех пор, пока не будут достигнуты заданные конструктором размеры. Применяется для производства деталей, имеющих форму тела вращения.
  • Сверление. В неподвижную деталь погружают сверло, которое быстро вращается вокруг своей оси и медленно подается к заготовке в продольном направлении. Применяется для проделывания отверстий круглой формы.
  • Фрезерование. В отличие от сверления, где обработка проводится только передним концом сверла, у фрезы рабочей является и боковая поверхность, и кроме вертикального направления, вращающаяся фреза перемещается и вправо-влево и вперед-назад. Это позволяет создавать детали практически любой требуемой формы.
  • Строгание. Резец движется относительно неподвижно закрепленной детали взад- вперед, каждый раз снимая продольную полоску металла. В некоторых моделях станков закреплен резец, а двигается деталью. Применяется для создания продольных пазов.
  • Шлифование. Обработка производится вращающимся или совершающим продольные возвратно- поступательные движения абразивным материалом, который снимает тонкие слои с поверхности металла. Применяется для обработки поверхностей и подготовки их к нанесению покрытий.

Каждая операция требует своего специального оборудования. В технологическом процессе изготовления детали эти операции группируются, чередуются и комбинируются для достижения оптимальной производительности и сокращения внутрицеховых расходов.

Обработка давлением

Обработка металла давлением применяется для изменения формы детали без нарушения ее целостности. Существуют следующие виды:

Перед ковкой заготовку нагревают, опирают на твердую поверхность и наносят серию ударов тяжелым молотом так, чтобы заготовка приняла нужную форму.

Исторически ковка была ручной, кузнец разогревал деталь в пламени горна, выхватывал ее клещами и клал на наковальню, а потом стучал по ней кузнечным молотом, пока не получался меч или подкова. Современный кузнец воздействует на заготовку молотом кузнечного пресса с усилием до нескольких тысяч тонн. Заготовки длиной до десятков метров разогреваются в газовых или индукционных печах и подаются на ковочную плиту транспортными системами. Вместо ручного молота применяются кузнечные штампы из высокопрочной стали.

Для штамповки требуется две зеркальные по отношению друг к другу формы — матрица и пуансон. Тонкий лист металла помещают между ними, а потом с большим усилием сдвигают. Металл, изгибаясь, принимает форму матрицы. При больших толщинах листа металл нагревают до точки пластичности. Такой процесс называют горячая штамповка.

Во время штамповки могут выполняться такие операции, как:

С помощью штамповки выпускают широчайший ассортимент изделий — от корпусов бытовой техники до колесных дисков и бензобаков.

Обработка с помощью резки

Металл поступает на предприятие в виде проката — листов или профилей стандартных размеров и толщин. Чтобы разъединить лист или профиль на изделия или заготовки нужных размеров, применяют обработку резкой.

Для профиля чаще всего используют резку абразивным кругом или дисковой пилой.

Для раскроя листов металла применяют несколько видов резки:

  • Ручная. Газосварщик с газовой горелкой вырезает куски металла нужного размера и формы. Применяется в небольших мастерских и на опытных производствах.
  • Газовая. Установка газовой резки режет пламенем автоматизированной газовой горелки и позволяет не только быстро произвести раскрой листа, но и разложить вырезанные заготовки по контейнерам для доставки их на сборочные участки
  • Лазерная. Режет металл лазерным лучом. Отличается высокой точностью и малым коэффициентом отходов. Кроме резки, может выполнять операции сварки и гравировки — нанесения на металл не удаляемых надписей.
  • Плазменная. Режет металл факелом высокоионизированного газа — плазмы. Применяется для раскроя листов из твердых и специальных сплавов.

В условиях промышленного производства и средних или крупных серий на первый план выходит такое понятие, как коэффициент использования металла. Он повышается как за счет более плотной раскладки деталей по площади, так и за счет прогрессивных технологий резки, дающих меньше отходов

Химическая обработка металлов для повышения защитных свойств материала

Химическая обработка металла — это воздействие на него специальными веществами с целью вызвать управляемую химическую реакцию.

Выполняются как подготовительные операции для очистки поверхности перед сваркой или покраской, так и как финишные отделочные операции для улучшения внешнего вида изделия и защиты его от коррозии.

С помощью электрохимической обработки гальваническим методом наносят защитные покрытия.

Термические виды обработки металлов

Термическая обработка металлов применяется для улучшения их физико-механических свойств. К ней относя такие операции, как:

Термическая обработка стали

Термическая обработка заключается в нагревании детали до определенной температуры и ее последующем охлаждении по специальной программе.

Отжиг

Заготовку нагревают до температуры пластичности и медленно охлаждают прямо в печи.

Отжиг снижает твердость стали, но существенно повышает пластичность и ковкость.

Применяется перед штамповкой или раскаткой. Во время отжига снимаются внутренние напряжения, возникшие при отливке или механической обработке.

Закалка

При закалке заготовку прогревают до температуры пластичности и держат в таком состоянии в течение определенного времени, за которое стабилизируются внутренние структуры металла. Далее изделие быстро охлаждают в большом количестве воды или масла. Закалка существенно повышает твердость материала и снижает его ударную вязкость, повышая, таким образом, и хрупкость. Применяют для элементов конструкций, подверженных большим статическим и малым динамическим нагрузкам.

Отпуск

Проводится после закалки. Образец нагревают до температуры, несколько меньшей температуры закалки, и охлаждают медленно. Это позволяет компенсировать излишнюю хрупкость, появившуюся после закалки. Применяется в инструментальном производстве

Старение

Искусственное старение заключается в стимуляции фазовых превращений в массе металла. Его проводят при умеренном нагреве для придания материалу свойств, возникающих при естественном старении за долгое время.

Нормализация

Нормализация проводится для повышения ковкости без заметного снижения твердости за счет приобретения сталью мелкозернистой структуры.

Ее применяют перед закалкой и для повышения обрабатываемости резанием. Проводят так же, как и отжиг, но остывает заготовка на открытом воздухе.

Принципы выбора смазочно-охлаждающих технологических сред для обработки металлов резанием Текст научной статьи по специальности « Механика и машиностроение»

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Кущева М. Е., Клауч Д. Н., Кобелев О. А.

В статье рассмотрены принципы выбора смачно-охлаждающих технологических сред для обработки металлов резанием . Рациональное применение эффективных СОТС является важным фактором повышения производительности и качества обработки металлов. Эффект от действия СОТС зависит от их рационального выбора с учетом конкретных условий резания , преобладающего вида износа инструмента, инструментального и обрабатываемого материала. В ГНЦ РФ ОАО НПО “ЦНИИТМАШ” проведен комплекс работ по испытаниям широкой номенклатуры СОТС и разработаны рекомендации по их применению.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Кущева М. Е., Клауч Д. Н., Кобелев О. А.

Principles of selection of cutting technological mediums for metal cutting

The article considers the principles of selection of cutting technological mediums for metal cutting . Rational use of effective cutting fluid is an important factor in improving of productivity and quality of metal working. Effect of cutting fluid depends on the rational choice of the specific conditions of the cutting , the predominant type of tool wear and tool and base material. In PJSC RPA “CNIITMASH” a complex of works on testing of a wide range of cutting fluids was carried out and recommendations for their use were developed

Текст научной работы на тему «Принципы выбора смазочно-охлаждающих технологических сред для обработки металлов резанием»

3. Исследование обрабатываемости стали 75ХГФС/ Р.Б. Волков, А.В, Голобоков, В.А. Кузнецов, А.А. Черепахин: Известия МГТУ «МАМИ», 2012, т. 2, № 2 (14) – с. 51-55.

Принципы выбора смазочно-охлаждающих технологических сред для

обработки металлов резанием

к.т.н. Кущева М.Е., к.т.н. Клауч Д.Н., д.т.н. Кобелев О.А.

ГНЦРФ ОАО НПО “ЦНИИМАШ” 8(495) 675-85-05 14etd@mail.ru Аннотация. В статье рассмотрены принципы выбора смачно-охлаждающих технологических сред для обработки металлов резанием. Рациональное применение эффективных СОТС является важным фактором повышения производительности и качества обработки металлов. Эффект от действия СОТС зависит от их рационального выбора с учетом конкретных условий резания, преобладающего вида износа инструмента, инструментального и обрабатываемого материала. В ГНЦ РФ ОАО НПО “ЦНИИТМАШ” проведен комплекс работ по испытаниям широкой номенклатуры СОТС и разработаны рекомендации по их применению.

Ключевые слова: смазочно-охлаждающие технологические среды, резание, испытания, рекомендации по применению

Применение эффективных СОТС является важным фактором интенсификации процесса резания и обеспечения высокого качества поверхностного слоя обрабатываемых деталей.

За счет рационального выбора СОТС обеспечивается: повышение производительности обработки; увеличение стойкости режущего инструмента; улучшение качества поверхностного слоя за счет снижения шероховатости, формирования остаточных напряжений сжатия; повышение точности обработки в результате снижения интенсивности износа инструмента, уменьшения температурных деформаций заготовки, инструмента, элементов оборудования; эвакуация стружки из зоны резания, что особенно необходимо при обработке глубоких отверстий; улучшение санитарно-гигиенических условий труда и экологии окружающей среды; сокращение себестоимости производства за счет увеличения производительности и снижения расходов на режущий инструмент.

Читайте также:  Как самостоятельно сделать арку из гипсокартона?

Эффективность действия СОТС при лезвийной обработке зависит от их рационального выбора с учетом влияния охлаждающего и смазочного действия СОТС на механизмы пластической деформации в зоне резания, изнашивания инструмента и образования микронеровностей.

Следует учитывать, что зависимости стойкости инструмента от скорости резания имеют немонотонный характер (рисунок 1).

В зоне низких скоростей резания, когда V Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

6 5 10 12 18 2А 30 36 Скорость резания, м мин

Рисунок 4. Влияние СОТС на стойкость твердосплавного инструмента при торцовом фрезеровании заготовок из жаропрочного сплава ЭИ893 в условиях резкого и плавного выхода режущих кромок из металла (»г = 0,2 мм/зуб; Т =1,5 мм; В = 45 мм): резкий выход: (1 – воздух; 2 – пластичная смазка); плавный выход (5 – пластичная смазка; 4 – воздух).

В ГНЦ РФ ОАО НПО “ЦНИИТМАШ” проведены испытания широкой номенклатуры СОТС при резании труднообрабатываемых жаропрочных и тугоплавких материалов и разработаны рекомендации по рациональному применению СОЖ и смазок на различных операциях механической обработки конструкционных материалов в условиях непрерывного и прерывного резания быстрорежущим и твердосплавным инструментом (1-4).

Применение новых конструкций режущего инструмента и смазочно-охлаждающих сред в энергомашиностроении / Клауч Д.Н., Кущева М.Е.: Энергомашиностроение. 1986. №7. с. 47-48.

Эффективность новых смазочно-охлаждающих технологических сред при резании труд-

нообрабатываемых материалов / Кущева М.Е., Блинкова Т.Ю.: Труды ЦНИИТМАШ. №196. 1986. с. 64-68.

3. Рекомендации по применению смазочно-охлаждающих сред при резании металлов в энергомашиностроении / Кущева М.Е.: М. НИИ ЭИНФОРМэнергомаш, 1985. – с.32

4. Рациональное применение смазочно-охлаждающих сред при обработке сталей лезвийным инструментом / Ташлицкий Н.И., Кущева М.Е.: Вестник машиностроения. 1976. №12. с. 73-75.

Обработка торцевых канавок на деталях автомобиля

д.т.н. Гречишников В.А., Пивкин П.М.

ФГБОУ «СТАНКИН», Москва wert0076@mail.ru

Аннотация. В статье предложен подход к проектированию резцовых головок уникальной формы, имеющих возможность обрабатывать группу канавок на широком диапазоне диаметров и углов наклона образующей канавки относительно перпендикуляра к оси.

Ключевые слова: канавка, резцовая головка, интерференция, угол наклона Подшипники, уплотнители, сальники повсеместно распространены во всех областях машиностроения, особо важное значение они имеют в автомобильной промышленности. Для их базирования в деталях машин применяются торцевые канавки, также существуют канавки с коническими образующими, применяемые для крепления деталей машин между собой; также примером канавок с конической образующей может служить канавка для сохранения постоянного профиля резьбы (рисунок 1).

Рисунок 1. Типовые детали с торцевыми канавками и канавками с конической

Для обработки торцевых канавок и канавок с конической образующей используется специализированная конструкция резцовых головок, имеющая дуговую форму (рисунок 2).

Проблематикой данного типа операций является врезание резцовой головки в обрабатываемую поверхность канавки. В дальнейшем будем называть этот процесс интерференцией рабочих поверхностей инструмента.

Интерференция происходит вследствие того, что кривизна поверхности по большему диаметру канавки превышает кривизну резцовой головки по внешней поверхности, а так же в обратном случае – если кривизна резцовой головки по внутренней поверхности превышает кривизну поверхности канавки по меньшему диаметру.

Поэтому для обработки группы канавок на широком диапазоне диаметров необходимо применять набор различных типоразмеров резцовых головок.

В результате чего проектирование и отработка технологии производства резцовых го-

Выбор материала сварной конструкции и ее технологичность

ВЫБОР МАТЕРИАЛА СВАРНОЙ КОНСТРУКЦИИ И ЕЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ

Министерство образования и науки РФ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Волжский государственный инженерно – педагогический университет»

Кафедра строительства и сварочных технологий

ВЫБОР МАТЕРИАЛА СВАРНОЙ КОНСТРУКЦИИ И ЕЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ

Учебно – методическое пособие

, Сироткин материала сварной конструкции и ее технологичность: Учебно – методическое пособие / , /-Н. Новгород, ВГИПУ, 2011г.-29 с.

Рецензенты: – кандидат технических наук, доцент ВГИПУ

– преподаватель высшей категории НИК

Учебное пособие охватывает широкий круг вопросов, связанных с выбором материалов для изготовления сварных конструкций, определением свариваемости выбранных материалов, а также вопросы, связанные с определением технологичности выбранных сварных конструкций.

Учебно-методическое пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению подготовки 051000.62 Профессиональное обучение (по отраслям), профиль подготовки: Металлургия и машиностроение, профилизация-технологии и технологических менеджмент в сварочном производстве.

2.Выбор материала сварной конструкции и его свариваемость……………. 7

3.Технологичность сварной конструкции………………………………………26

Учебное – методическое пособие предназначено для студентов очного обучения специальности 030500.08 «Профессиональное обучение» специализации 030504.08 «Технология и технологический менеджмент в сварочном производстве» при выполнении разделов курсовой (дипломной) работы.

В данном пособии рассматриваются разделы курсовой и дипломной работы:

1. Выбор материала сварной конструкции и его свариваемость.

2. Технологичность сварной конструкции.

В этих разделах приводятся рекомендации по выбору материала сварной конструкции, химические составы сталей и сплавов, их механические свойства, дается понятие свариваемости в соответствии с ГОСТ 14.205-83, приводятся формулы по определению эквивалента углерода для различных сталей.

В разделе «Оценка технологичности сварной конструкции» приводятся показатели технологичности, дается их характеристика.

При описании раздела «Выбор материала сварной конструкции и его свариваемость» следует:

а) указать чем следует руководствоваться при выборе материала сварной конструкции;

б) указать две марки сталей с указанием их химического состава в таблице № 1, механических свойств в таблице № 2 с указанием соответствующих ГОСТов;

в) указать условия и состояние поставки материала по размерам листа или профиля, виду термической обработки;

г) дать оценку соответствия материала назначению конструкции и условиям ее работы.

1.2. При оценке свариваемости различных металлов:

а) дать определение свариваемости в соответствии с ГОСТ;

б) указать критерии оценки свариваемости;

в) определить свариваемость сталей по эквиваленту углерода используя формулы (1), (2), (3).

г) сделать вывод, какую из выбранных сталей целесообразно применить для изготовления конструкции и к каким сталям она относится по свариваемости.

1.3. При описании раздела: «Технологичность сварной конструкции» следует дать определение технологичности согласно ГОСТ 14.201-83, затем указать показатели технологичности.

Провести оценку технологичности по металлоемкости, расчленению конструкции на отдельные узлы, возможность использования автоматических приспособлений, общей трудоемкости ее изготовления и себестоимости.

2 ВЫБОР МАТЕРИАЛА СВАРНОЙ КОНСТРУКЦИИ И ЕГО СВАРИВАЕМОСТЬ

От правильного выбора металла для сварных конструкций в значительной мере зависит их эксплутационная надежность и экономичность.

Для ответственных сварных конструкций, эксплуатирующихся в районах с температурой ниже –400С, следует рекомендовать легко свариваемые низколегированные стали 09Г2С, 15ГФ, 18Г2Ф, 09Г2, 10Г2С1, 15ХСНД, 16ГС, а для конструкций работающих при более высоких температурах – 10ХСНД, 14Г2, 15ГФ, 14ХГС.

Для изготовления различных изделий в машиностроении широко используются низколегированные стали с повышенным содержанием углерода 0,25% – 0,5% при суммарном легировании до 3 – 4%. Примерами таких марок могут служить: 35Х, 40Х, 35Г2, 40Г2, 50Г2, 30ХГСН2А, 30ХГТНА, 30ХГСА, а также теплоустойчивые стали – 20М, 20ХМ, 30ХМА, 25Х1М1Ф и др.

В данном разделе пояснительной записки необходимо обосновать выбор того или иного материала, указать в таблицах его химический состав и механические свойства согласно ГОСТу. Ниже даются наиболее распространенные стандарты с указанием марок, химического состава и механических свойств, которыми можно пользоваться при выборе основного металла:

ГОСТ 380 – 94 – сталь углеродистая, обыкновенного качества;

ГОСТ 1050 – 88 – сталь углеродистая, качественная конструкционная;

ГОСТ 19281 – 89 – сталь низколегированная сортовая, фасонная;

ГОСТ 19281 – 89 – сталь низколегированная для листового и широко – полосного проката, поковок, штамповок;

ГОСТ 5632 – 72 – стали высоколегированные и сплавы коррозионостойкие и жаропрочные;

ГОСТ 4784 – 74 – алюминий и сплавы алюминиевые деформируемые.

Свариваемость различных металлов можно оценить:

– по равнопрочности металла;

– по эквиваленту углерода;

– по склонности к образованию горячих и холодных трещин.

В зависимости от свойств свариваемого металла, требований, предъявляемых к сварному соединению, способа и режима сварки, состава флюса, покрытия, защитного газа, состава дополнительного металла, оценку свариваемости можно проводить по различным показателям: по данным изменения структуры в З. Т.В., механических свойств сварного соединения или металла отдельных областей З. Т.В., склонности к образованию пор, горячих трещин и холодных.

Под хорошей свариваемостью низкоуглеродистой стали, предназначенной для изготовления конструкций, работающих при статистических нагрузках, понимают возможность при обычной технологии получить сварное соединение, равнопрочное с основным металлом, без трещин в металле шва и без снижения пластичности в околошовной зоне. Металл шва и О. Ш.З. в данном случае должны быть стойкими против перехода в хрупкое состояние при температуре эксплуатации конструкции и при концентрации напряжений, обусловленной формой узла. При сварке легированных сталей, применяемых при изготовлении химической аппаратуры, под свариваемостью также понимают и стойкость против образования трещин и закалочных структур в околошовной зоне, и обеспечение специальных свойств (коррозионной стойкости, прочности при высоких или низких температурах). При наплавке деталей, работающих на истирание, особое значение приобретает стойкость металла против эрозии, т. е. постепенного разрушения его вследствие механического износа.

С применением в технике высокопрочных конструкционных материалов, усложнением условий эксплуатации, работа конструкций и предъявление повышенных требований к работоспособности изделия, увеличивается и число показателей, входящих в понятие свариваемость. Для сталей, в основном, таким показателем является содержание в них углерода.

Повышенное содержание углерода, а также степень легирования увеличивает склонность стали к резкой закалке, в связи с чем такие стали обладают высокой чувствительность к термическому циклу сварки и околошовная зона оказывается резко закаленной, а значит непластичной при удовлетворительном формировании шва. Для снижения скорости охлаждения околошовной зоны с целью получения пластичности, для предотвращения образования горячих трещин, при сварке этих сталей необходим подогрев изделия.

Для приближенной оценки влияния термического цикла на закаливаемость О. Ш.З. можно пользоваться расчетом эквивалента углерода. Для сталей с минимальным содержанием углерода (низкоуглеродистые, низколегированные) можно пользоваться следующей формулой:

Сэкв = %С + (1)

Если Сэкв ≤ 0,35, то сталь сваривается удовлетворительно.

Для среднеуглеродистых и легированных сталей эквивалент углерода рассчитывается по формуле:

Сэкв = %С + (2)

Если Сэкв ≤ 0,45, то сталь сваривается без подогрева удовлетворительно, а если Сэкв>0,45, то требуется подогрев до Т0 С. Температура подогрева рассчитывается по формуле:

Т = 350 0С (3)

Где С=Сэкв (1+0,005S), где S – толщина металла, мм. Для высоколегированных сталей и цветных металлов эквивалент углерода не рассчитывается, поэтому, объясняя свариваемость этих металлов, необходимо отметить все трудности, возникающие при сварке и предложить мероприятия по их устранению.

После расчета эквивалента углерода следует сделать вывод, к каким сталям относится выбранная сталь по свариваемости и охарактеризовать как она сваривается.

В зависимости от эквивалентного содержания углерода и связанной с этим склонности к закалке и образованию трещин стали по свариваемости делят на 4 группы:

1. хорошо сваривающиеся, к этой группе относятся стали, сварка которых может быть выполнена по обычной технологии, т. е. без подогрева до сварки и в процессе сварки и без последующей термической обработки; стали первой группы имеют Сэкв≤0,25% хорошо свариваются без образования закалочных структур и трещин в широком диапазоне режимов, толщин и конструктивных форм.

2. удовлетворительно сваривающиеся, к этой группе относятся стали, при сварке которых в нормальных производственных условиях трещин не образуется, и стали которые нуждаются в предварительном подогреве, и последующей термообработке. Стали второй группы, имеют Сэкв=0,25 ÷ 0,35 %, мало склонны к образованию холодных трещин при правильном выборе режимов сварки.

3. ограниченно сваривающиеся, к этой группе относятся стали, склонные в обычных условиях сварки к образованию трещин. При сварке их предварительно подогревают и подвергают термообработке. Стали третьей группы имеют Сэкв – 0,36 ÷ 0,45%.

4. плохо сваривающиеся, к этой группе относятся стали, наиболее трудно поддающиеся сварке и склонны к образованию трещин. Стали четвертой группы имеют Сэкв > 0,45%, требуют при сварке подогрева, предварительной и последующей термообработки.

В таблица 1-14 приводятся химические составы и механические свойства углеродистых, низколегированных, среднеуглеродистых, высокохромистых сталей и сплавов, некоторых типовых марок алюминиевых и титановых сплавов.

Химический состав некоторых углеродистых конструкционных сталей, %

Ссылка на основную публикацию