«Расчёт тепловых процессов при однопроходной сварке листов из перлитной стали» - Курсовая работа

Содержание

Введение 4

1. Построение кривых распределения максимальных температур

в разные моменты времени. 5

2. Определение ширины зоны перегрева 6

3. Зона термического влияния в перлитных сталях 7

4. Построение термических циклов точек с максимальными

температурами Тпл , Т1 , Т2 12

5. Определение скорости охлаждения 16

6. Определение длительности нагрева металла выше температуры T2 18

Заключение 20

Список использованных источников 21

Введение

Дисциплина “Теория сварочных процессов” относится к специальным дисциплинам профессионального цикла. Она непосредственно связана с дисциплинами естественнонаучного цикла (математика, химия, физика), а также с общепрофессиональными дисциплинами (сопротивление материалов, материаловедение) и опирается на освоенные при изучении данных дисциплин знания и умения.

Дисциплина “Теория сварочных процессов” имеет как самостоятельное, так и базовое значение при подготовке специалистов сварочного производства. Разработка новых технологических процессов сварки, сварочных материалов и процессов термической обработки сварных соединений требует основательной теоретической подготовки в области сварочных процессов. Теория сварочных процессов – теоретический фундамент науки о сварке в части формирования свойств сварных соединений. Знание теории сварочных процессов дает инженеру ключ к пониманию механизма процесса сварки и, следовательно, к сознательному регулированию его. В этом состоит ее самостоятельное значение.

Выдержка из текста работы

3 Зона термического влияния в перлитных сталях

Зона термического влияния является обязательным спутником шва при всех видах электрической сварки плавлением. Ширина ее изменяется в достаточно широких пределах в зависимости от способа и режима сварки, состава и толщины основного металла и ряда других факторов. Меньшая ширина зоны относится к условиям сварки, характеризуемым большим перепадом температур.

На рисунке 3.1 приведена схема строения зоны термического влияния при сварке однослойного стыкового шва на конструкционных сталях. Рассмотрим на этом примере структурные превращения в околошовной зоне.

Первый участок зоны примыкает непосредственно к металлу шва. Основной металл на этом участке находится в твердожидком состоянии. Здесь и происходит собственно сварка, т. е. формирование кристаллитов шва на частично оплавленных зернах основного металла. Участок имеет небольшую ширину. По своему составу и структуре он отличается от соседнего участка основного металла. За время контакта жидкой и твердой фаз в нем протекают диффузионные процессы и развивается химическая неоднородность.

Рисунок 3.1 – зона термического влияния при сварке однослойного стыкового шва на конструкционных сталях

1 – участок твердожидкого состояния; 2 – участок перегрева; 3 – участок перекристаллизации; 4 – участок неполной перекристаллизации;5 – участок рекристаллизации; 6 – участок старения

Совокупность первого участка околошовной зоны и пограничного участка металла шва именуют зоной сплавления или переходной зоной. Свойства переходной зоны оказывают подчас решающее влияние на работоспособность сварной конструкции. На этом участке часто образуются трещины, ножевая коррозия, усталостные разрушения при вибрационной нагрузке, хрупкие разрушения и т. п. Поэтому дальнейшее изучение свойств переходной зоны представляет первостепенный интерес. Ширина переходной зоны зависит от природы источника нагрева, теплофизических свойств, состава и толщины (до определенных пределов) основного металла, режима сварки и других факторов.

Второй участок околошовной зоны, получивший название участка перегрева (участка крупного зерна), включает металл, нагретый до температуры примерно 1200°С до температуры плавления. Металл на этом участке претерпевает аллотропические превращения. При нагреве α -железо переходит в γ-железо, причем в результате значительного перегрева происходит рост аустенитного зерна.

Характер вторичной структуры металла на этом участке зависит от его состава и термического цикла сварки. Например, при электрошлаковой сварке низкоуглеродистой стали образуется крупнозернистая видманштеттова структура. Обычно, особенно в тех случаях, когда перегрев сочетается с последующей закалкой, металл на втором участке околошовной зоны обладает худшими свойствами (меньшая пластичность, меньшая стойкость против перехода в хрупкое состояние), чем основной металл вне зоны термического влияния. Задача выбора рациональной технологии сварки сводится в первую очередь к обеспечению наименьшего ухудшения свойств металла на этом участке.

Третий участок околошовной зоны получил название участка перекристаллизации (нормализации). Он включает металл, приобретший в процессе нагрева полностью аустенитную структуру.

Четвертый участок околошовной зоны, получивший название участка неполной перекристаллизации, включает металл, нагретый от температуры, при которой во время нагрева начинаются аллотропические превращения (~720°С), до температуры около 880°С. Металл на этом участке подвергается только частичной перекристаллизации. Поэтому здесь наряду с зернами основного металла, не изменившимися в процессе сварки, присутствуют зерна, образовавшиеся при перекристаллизации. Изменения структуры металла на этом участке значительно меньше влияют на качество сварного соединения углеродистых конструкционных сталей, чем изменения, происходящие в первых трех участках.

Заключение

Целью данной работы является расчет тепловых процессов при автоматической наплавке валика на массивное изделие из перлитной стали.

Дальнейшее совершенствование технологии, повышение производительности, улучшение качества, работоспособности сварных соединений и конструкций невозможны без серьезной теоретической подготовки инженеров сварочной специальности. Особенно большое значение при подготовке специалистов имеют следующие вопросы:

а) Регулировка термических циклов сварки путем применения расчетных методов;

б) Освоение методики изучения кинетики изменений структуры и свойств сталей при сварке во всех зонах сварных соединений;

в) Расчеты режимов и технологии механизированных способов электродуговой сварки сталей;

г) Методика оценки работоспособности сварных соединений по результатам изучения структуры и свойства сталей во всех зонах сварных соединений.

В курсовой работе проведены расчеты термических циклов, распределения температур поперек шва и изотерм на поверхности шва. Так же рассчитали длительность нагрева выше заданной температуры и мгновенная скорость охлаждения при Т3 = 550 °С. Вычислена погрешность значений tн и Wохл аналитическим и графическим методами. Она получилась в пределах инженерных расчетов.

Список литературы

1. Матханов В.Н., Гречнева М.В. Тепловые режимы электродуговой сварки сталей/ Учеб. Пособие.- Иркутск: ИПИ, 1992. – 92 с.

2. Теория сварочных процессов : Учебник для вузов; Под ред. В. М. Неровного. – М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2007. – 752 с.:ил.