Вибір обгрунтування матеріалу зварної конструкції, його характеристика

 

До конструкції що розглядається в данному курсовому проекті пред”являються досить високі вимоги по умовам її роботи.

Тому труби, з яких складається балка рукояті виконуються із сталі 10ХСНД, з цієї ж сталі виконана обечайка хвостова. Усі інші елементи, що входять до складу обечайки хвостової: плита верхня, плита нижня і їх елементи виконані з сталі Ст3пс3.

Наведена вище сталь Ст3пс3 відноситься до вуглецевих конструкційних сталей звичайної якості. Вона відноситься до напівспокійних сталей третьої категорії. Хімічний склад сталі Ст3пс3 наводиться у табл.1.

 

Таблиця 1

Хімічний склад сталі Ст3пс3

Марка сталі	C,%	Mn,%	Si,%	P	S	Gr	Ni	Cu	As
Ст3сп3	0.14-0.22	0.40-0.65	0.12-0.30	не більше
				0,04	0,05	0,33	0,30	0,30	0,08

 

Ця сталь задовольняє наступним вимогам:

1) Гарна зварюємість;

2) Працездатність сталі і зварних швів у різних кліматичних умовах;

3) Добра механічна оброблюємість.

Сталь Ст3пс3 для виготовлення конструкцій постачається в горячекатаному стані. Механічні властивості сталі наведені в табл.2.

Таблиця 2. Механічні властивості сталі

Марка сталі	Тимчасовий опір Gв Н/мм^2	Межа текучесті Gт Н/мм^2				Відносне подовження δ,%
ВСт3сп	380-190	£20 мм 250	20-40мм 240	40-100мм 230	>100мм 210	£20мм 26	20-40мм 25	>40мм 23

 

Ударна в”зкість столі при температурі +20⁰С:

 

При S=(5-9) мм                         a_н =80 H×м/см²;

При S=(10-25) мм                               a_н =70 H×м/см²;

При S=(26-40) мм                               a_н =50 H×м/см²;

 

Розглянута сталь відноситься до числа добре зварюємих металів. Для цих сталей технологію зварювання вибирають із умов забазпечення комплекса вимог, головні з яких: досягнення рівноміцності зварного з”єднання з основним металом і відсутність дефектів у зварному з”єднанні. Для цього механічні властивості методу шва, навколошовної зони і зварного з”єднання в цілому повинні бути не нижче мінімальних механічних властивостей основного металу. У металі шву не повинно бути непроварів, тріщин, пор та інших дефектів, вони повинні мати вимагаємі за кресленням розміри і форму.

При зварюванні вуглецевої сталі метал шву незначно відрізняється за складом від основного металу. Ця різниця в основному зводиться до зниження вмісту марганцю і кремнія. Зниження міцності металу шву внаслідок зменшення вмісту в ньому вуглецю при дуговому зварюванні повнустю компенсується за рахунок збільшення швидкості його охолодження і лигування металу через дріт, покриття марганцем і кремнієм.

Ті ж самі вимоги можна віднести і до будь-якої сталі, зокрема до сталі 10ХСНД.

Низьколеговані конструкційні сталі підвищеної міцності повинні мати високу стійкість проти переходу у крихкий стан і бути недорогими і економічними у виробництві. Склад сталі повинен передбачати можливість її зварювання без ускладнення технології і забезпечувати високу стійкість проти утворення тріщин в металі шву.

Використання дефіцитних і дорогих лигуючих елементів, наприклад нікеля і молібдена, обмежується вимогою низької вартості та економічності виробництва. Тому у застосовуємих низьколегованих сталях (15ХСНД і 10ХСНД) вміст нікелю невеликий. Хімічний склад сталі 10ХСНД наведений в табл.3.

 

Таблиця 3

Хімічний склад сталі 10ХСНД

Марка сталі	C,%	Si,%	Mn,%	Gr	Ni	Cu	P	S
							не більше
10ХСНД	£0,12	0,80-1,10	0,50-0,80	0,60-0,90	0,50-0,80	0,40-0,65	0,040	0,035

 

Необхідність забезпечення високої стійкості проти перехода у крихкий стан і доброї зварюємості обмежує застосування лигуючих елементів, які, сприяючі підвищенню міцності сталі в той же час знижують її стійкість проти перехода у крихкий стан і утворення кристалізаційних тріщин (CiSi).

Міцності характеристики сталі 10ХСНД у табл.4.

 

Таблиця 4.

Міцності характеристики сталі 10ХСНД

Марка сталі	Тимчасовий опір Gв кгс/мм^2	Межа текучесті Gт,кгс/мм^2	Ударна в”язкість при –40^0, ан кгс×м/см^2
10ХСНД	44-55	30-40	>3

 

Технологія зварювання низьколегованих сталей у СО₂ практично нічим не відрізняється від технології зварювання низьковуглецевих сталей. Зварювання ведуть дротом С_в-08Г2С.