Сварка плавлением и давлением
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
Уфимский Государственный Авиационный Технический Университет
Кафедра оборудования и технологии сварочного производства
Пояснительная записка
к курсовой работе по диiиплине
Технологические основы сварки плавлением и давлением
Уфа 2009г
Введение
Сварка широко применяется в основных отраслях производства, так как резко сокращает сроки выполнения работ и трудоемкость производственных процессов.
Выпуск сварных конструкций и уровень механизации сварочных работ растет из года в год. Получаемая за счет применения сварки ежегодная экономия в народном хозяйстве исчисляется многими сотнями миллионов рублей.
Применение сварки способствует совершенствованию машиностроения и развитию новых отраслей техники - ракетостроения, атомной энергетики, радиоэлектроники. Сварка позволяет уменьшить затраты на единицу продукции, сократить длительность производственного цикла, улучшить качество изделий.
Целью данной курсовой работы является анализ технических возможностей способов сварки плавления, изделия кольцо опорное из сплава ВТ20, толщиной металла 4 мм. Выбора комплекта оборудования, рекомендуемых режимов сварки, и провести экономическое сравнение вариантов технологии сварки, и определить наиболее экономичный вариант.
1. Описание изделия
Данной сварной конструкцией является - кольцо опорное . Шов - круговой. Материал изделия - сплав ВТ20.
Шов №1
Толщина стенки 4мм
Тип производства - мелкосерийное
.1 Описание сплава
Титан - распространенный в природе металл, в земной коре его больше, чем меди, свинца и цинка. При плотности 4,51 г/см3 титан имеет прочность 267...337 МПа, а его сплавы-до 1 250 МПа. Это тускло-серый металл с температурой плавления 1668 0С, коррозионно стоек при нормальной температуре даже в сильных агрессивных средах, но очень активен при нагреве выше 400 0С. В кислороде способен к самовозгоранию. Бурно реагирует с азотом. Окисляется водяным паром, углекислым газом, поглощает водород. Теплопроводность титана более чем в два раза ниже, чем у углеродистой стали. Поэтому при сварке титана, несмотря на его высокую температуру плавления, требуется меньше тепла.
Титан может находиться в виде двух основных стабильных фаз, отличающихся строением кристаллической решетки. При нормальной температуре он существует в виде ?-фазы с мелкозернистой структурой, не чувствительной к скорости охлаждения. При температуре выше 882 0С образуется ?-фаза с крупным зерном и высокой чувствительностью к скорости охлаждения. Легирующие элементы и примеси могут стабилизировать ?-фазу (алюминий, кислород, азот) или ?-фазу (хром, марганец, ванадий). Поэтому сплавы титана условно разделяют на три группы: ?, ? + ? и ? сплавы. Первые (ВТ1, ВТ5-1) термически не упрочняются, пластичны, обладают хорошей свариваемостью. Вторые (ОТ4, ВТЗ, ВТ4, ВТ6, ВТ8) при малых добавках ?-стабилизаторов также свариваются хорошо. Они термически обрабатываются. Сплавы с ?-структурой, например ВТ15, ВТ22, упрочняются термообработкой. Они свариваются хуже, склонны к росту зерен и к холодным трещинам.
При комнатной температуре поверхность титана растворяет кислород, образуется его твердый раствор в ?-титане. Возникает слой насыщенного раствора, который предохраняет титан от дальнейшего окисления. Этот слой называют алъфированным. При нагреве титан вступает в химическое соединение с кислородом, образуя ряд окислов от Ti6O до TiO2. По мере окисления изменяется окраска оксидной пленки от золотисто-желтой до темно-фиолетовой, переходящей в белую. По этим цветам в околошовной зоне можно судить о качестве защиты металла при сварке.
С азотом титан, взаимодействуя активно при температуре более 500 0С, образует нитриды, повышающие прочность, но резко снижающие пластичность металла.
Растворимость водорода в жидком титане больше, чем в стали, но с понижением температуры она резко падает, водород выделяется из раствора.
При затвердевании металла это может вызвать пористость и замедленное разрушение сварных швов после сварки.
Все титановые сплавы не склонны к образованию горячих трещин, но склонны к сильному укрупнению зерна в металле шва и околошовной зоны, что ухудшает свойства металла.
.2 Химический состав, механические, физические и технологические свойства сплава ВТ20 и его свариваемость представлены в таблицах
Таблица 1.2.1. Химический состав в % материала ВТ20
FeC Si MoVNTiAlZrOH Примесейдо 0.3до 0.1до 0.150.5 - 20.8 - 2.5до 0.0584.938 - 91.75.5 - 71.5 - 2.5до 0.15до 0.012прочих 0.3 Примечание: Ti - основа; процентное содержание Ti дано приблизительно
Таблица 1.2.2 Механические свойства при Т=20oС материала ВТ20
СортаментРазмерНапр.sвsTd5y KCU - мм - МПа МПа % % кДж / м2Пруток 950-11508401025450 Твердость материала ВТ20 , HB 10 -1 = 255 - 341 МПа
Таблица 1.2.3 Физические свойства материала ВТ20
TE 10- 5a 10 6lrCR 10 9Град МПа 1/Град Вт/(мград)кг/м3 Дж/(кгград)Омм 20 1.12 8 4450 1110 100 8.3 8.8 200 8.3 10.2 0.587 300 9 10.9 0.628 400 9.2 12.2 0.67 500 9.3 13.8 0.712 600 9.5 15.1 TE 10- 5a 10 6lrCR 10 9
Технологические свойства материала ВТ20.
Свариваемость: без ограничений. Свариваемость без ограничений - сварка производится без подогрева и без последующей термообработки
Обозначения:
Механические свойства :sв- Предел кратковременной прочности , [МПа]sT- Предел п