Оценка свариваемости материала изделия

Сталь 35 - это среднеуглеродистые и низколегированные стали с содержанием углерода 0,25-0,45 % и с суммарным содержанием легирующих элементов (Mn, Ni, Cr, Si, Ti, Zr, Nb, W, Mo) до 2,5%. С увеличением содержания углерода и легирующих элементов растет удельное электросопротивление, расширяется температурный интервал хрупкости и возрастает склонность к кристаллизационным трещинам, усиливается склонность к закалке, сопровождающейся образованием мартенсита в ядре и околошовной зоне. Скорости охлаждения зоны сварки на мягком и жестком режимах оказываются выше критической. Аустенит непосредственно переходит в хрупкий и твердый мартенсит.

Полезен предварительный подогрев или плавное увеличение тока, особенно при толщине деталей более 1,5 мм.

Если при толщине более 2 мм в ядре возникают несплошности, применяют циклограмму с постоянным сварочным усилием и приложением ковочного усилия F_к и циклограмму с последующим подогревом, либо плавно понижают сварочный ток. Часто эти стали сваривают тремя импульсами.

Теплофизические свойства приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 –Теплофизические свойства стали 35

Пара- метр	Удельное электросопротивление при 20оС , мкОм см	Коэффициент теплопроводности при 20оС , кВт/(мК)	Коэффициент температуропроводности при 20оС а, см2 /с	Коэффициент линейного расширения 10-6,1/К	Температура плавления Тпл, оС
Значение		0,04	0,104	12,3

 

Механические свойства стали приведены в таблице 2.2.

 

Таблица 2.3 – Механические свойства стали 35

Параметр	Предел текучести при 200С , МПа	Предел текучести при повышенной температуре , МПа	Условное сопротивление деформации металла зоны сварки , МПа
Значение		550(5500)

Обоснование способа сварки давлением и термодеформационного цикла сварки

Принимая в расчёт габариты и форму изделия целесообразно применить рельефную сварку. Данный тип сварки позволит нам сэкономить время и уменьшить затраты. Высокая скорость охлаждения способствует образованию твердого и хрупкого мартенсита, могут возникать трещины, поэтому после сварки сталей этой группы обычно проводят термообработку точек между электродами машин при помощи дополнительного импульса тока. Поэтому в данном курсовом проекте применяем циклограмму процесса сварки типа (е) (рисунок 2.1) с последующим подогревом. Ток подогрева I _и осуществляет отпуск закаленной точки. Зону сварки при этом нагревают до температуры, близкой к А_с1. Обычно принимают I _и =(0,7-0,8)I_св, =(1,5-1,8) , =(1,1 – 1,4)

Рисунок 2.1 – Циклограмма процесса сварки

 

- сварочный ток, А;

- усилие в момент протекания сварочного тока, Н;

- ток подогрева, А;

- время предварительного зажатия, с;

- время сварки, с;

- время паузы между импульсами тока, с;

- время термообработки, с;

- время проковки, с;

- паузы, с;

- время цикла сварки, с.

 

Расчёт параметров режима сварки

 

Определение сварочного тока.

Исходные данные: материал изделия сталь35, толщина-3,5 мм.

Основные теплофизические свойства материала деталей:

Температура плавления 1480 ºС

Коэффициент линейного расширения α_С 12*10^-6 К^-1

Коэффициент теплопроводности λ 0,06 кВт/м*К

Удельная теплоёмкость С_р 469Дж/кг*К

Плотность металла γ_Ме 7826 кг/м³

Основные теплофизические свойства материала электродов (БрХ):

Температура ликвидуса 1083 ºС

Коэффициент линейного расширения α_С 8*10^-6 К^-1

Коэффициент теплопроводности λ 0,86кВт/м*К

Удельная теплоёмкость С_р 0,38Дж/кг*К

Плотность металла γ_Ме 8900 кг/м³

Сварочный ток для рельефа рассчитываем по формуле:

 

I_св.= j*S_св =240*119,7125=28,731 кА

где j =240 А/мм,

S_св = .

Сварочный ток равен вторичному кратковременному току.

 

Продолжительность включения рассчитываем по формуле:

 

ПВ= ,

 

где =1 с - время протекания сварочного тока;

=(1,5-1,8) =1,5 1=1,5 с - время последующего импульса тока;

- время цикла.

Принимаем ПВ=35%.

Время цикла определяем по формуле:

= + + + + + =0,2+1+1,2+1,5+1+2=6,9 с,

где = 0,2 с - время предварительного сжатия;

=(1,1 – 1,4) =1,2 1=1,2 с – время паузы;

=2 с – время паузы;

=1 с - время приложения ковочного усилия.

 

Вторичный длительный ток определяем по формуле:

I_2дл= кА.

По ГОСТ 11878-78 I_2дл=17000 А

Уточняем значение I_2н

I_2н= кА.

 

Расчетно-конструкторская часть