Автоматичне аргонодугове зварювання вольфрамовим електродом сплаву ОТ4

Загальна характеристика титанових сплавів. Особливості формування швів при зварюванні з підвищеною швидкістю. Методика дослідження розподілу струму в зоні зварювання. Формування швів при зварюванні з присадним дротом. Властивості зварених з'єднань.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Реферат

Записка пояснення до дипломного проекту: ____ з., ______рис., _____ табл., ______ приложений, _______ джерел.

Об'єктом дослідження є автоматичне аргонодугове зварювання вольфрамовим електродом сплаву ОТ4.

Мета дипломного проектування - дослідження процесу зварювання вольфрамовим електродом в аргоні з присадним дротом титанового сплаву ОТ4, стосовно проблеми підвищення якості формування швів при зварюванні з підвищеною швидкістю.

Основною перепоною підвищення швидкості аргонодугового зварювання титанових сплавів є незадовільне формування швів, яке виявляється в утворенні підрізів. У роботі показано, що з підвищенням швидкості зварювання щільність струму в металі перед дугою збільшується, що приводить до зростання електромагнітних сил що діють в головній частині ванни, витісненню металу в її хвостову частину і, як наслідок, до утворення підрізів. Встановлено, що зварювання з токопідведеним присадним дротом дозволяє регулювати характер розтікання струму в зоні зварювання і тим самим створити сприятливі умови для якісного формування швів. Вивчений вплив магнітного поля струму присадного дроту на дугу і процес формування швів при зварюванні сплаву ОТ4. Досліджені властивості зварних з'єднань.

Економічний ефект від впровадження проведених розробок складе _________ тис. грн. в рік.

Титановий сплав ОТ4, підрізи, швидкість зварювання, вольфрамовий електрод, аргон, присадний дріт.

Введення

Розвиток машинобудування, хімії, атомної і криогенної техніки вимагає збільшення випуску зварних конструкцій з титану і його сплавів. Одним з поширених способів виробництва таких конструкцій є зварювання вольфрамовим електродом в аргоні. При цьому інтенсифікація процесу зварювання приводить до погіршення формування шва, яке виявляється утворенні протяжних підрізів. Крім погіршення характеристик виробів на міцність, наявність дефектів знижує корозійну стійкість зварених з'єднань. Тому розробка способів, що дозволяють підвищити продуктивність і якість формування швів при зварюванні вольфрамовим електродом в аргоні є одним з актуальних завдань.

Значний внесок в дослідження природи утворення підрізів і розробку процесів зварювання з підвищеною швидкістю внесли Б.Е. Патон, С.Л. Мандельберг, І. М. Ковальов, В.И. Щетініна і багато інших вітчизняних і зарубіжних учених. Проте природа утворень підрізів поки що повністю не вивчена і вимагає додаткових досліджень.

Для управління процесом формування шва значний інтерес представляє дослідження зовнішніх магнітних полів. Магнітне поле служить практично безінерціоним регулятором проплавляющій дії дуги і її силової дії на зварювальну ванну; з його допомогою можна здійснити зварювання електродом, укладеним в оброблення кромок, наплавлення пластинчастим електродом, приварювання труб до трубних грат конічної або циліндрової дуги і т.п. магнітокеровану дугу можна використовувати як джерело нагріву при пресовому зварюванні виробів із замкнутим контуром. У всіх цих випадках процес може бути легко автоматизований або механізований.

Застосування зовнішніх магнітних полів при зварюванні було запропоноване і здійснене винахідником дугової зварки Н.Н. Бернадосом. Вплив магнітних полів на процеси в дузі і зварювальній ванні досліджували Г.М. Тіходєєв, К.К. Хренов, Г.И. Леснов, І. М. Ковальов, В.П. Черниш, В.Д. Ковалів і багато інших учених.

Процеси, що відбуваються в зварювальній ванні, і як наслідок формування шва в значній мірі залежать від магнітного поля зварювального струму, що створюється як струмом дуги, так і струмом, що протікає по ванні і основному металу. Це підтверджується порушенням формування швів при магнітному дутті і збільшенні впливу магнітного поля зварювального контура на утворення підрізів при зварюванні з підвищеною швидкістю. Проте розподіл струму в зоні дугового зварювання досліджений недостатньо точно і вимагає проведення додаткового вивчення.

У роботі приведені результати досліджень розподілу струму в зоні дугового зварювання титанового сплаву ОТ4 вольфрамовим електродом в аргоні. Вивчений вплив присадного дроту і величини струму по ній струму, що протікає на характер розтікання, по ній пластині із сплаву ОТ4. показано, що магнітне поле струму що протікає по присадному дроту, може бути використано для відключення дуги «кутом вперед». Вивчений процес формування шва при зварюванні ОТ4 з підвищеною швидкістю. Видані рекомендації по зварюванню. Приведені властивості зварених з'єднань.

1. Стан питання, мета і завдання дослідження

1.1 Загальна характеристика титанових сплавів

По розповсюдженню в природі серед металів титан займає десяте місце. Його вміст в земній корі складає понад 0,6%.

Атомний номер титану 22, він знаходиться в IV групі періодичної таблиці Менделєєва, розташований в четвертому періоді і належить до перехідних металів з недобудованою d- оболонкою [1,2].

Титан має дві апиотропические модифікації низькотемпературну - б, таку, що існує до 1155К і гексагональную, що має, кристалічну решітку з щільною упаковкою атомів, і високотемпературну - в, що існує при температурах вище 1155К високотемпературна модифікація титану має кубічні об'ємно-центровані структурні грати (а=3,282 A)

Температура апиотропического перетворення титану значною мірою визначається його чистотою. Встановлено [2], що якщо в йодидном титані перетворення починається при 1155К і відбувається у вузькому температурному інтервалі, то для магниетермического титану, що містить велику кількість домішок, перетворення починається при нижчій температурі (1133К) і відбувається в широкому інтервалі температур - 1233К. для гідридно-кальцієвого титану температурний інтервал перетворення ?^>_< ? складає приблизно 110-120°К. Це явище пов'язане з різними впливом домішок на температуру поліморфного перетворення. Зберегти високотемпературну модифікацію в чистому титані при кімнатній температурі не вдається навіть при самому різному гарті унаслідок протікання ?>? перетворення.

Із збільшенням швидкості охолоджування з ?-области температура ?>? переході помітно знижується. Так при зміні швидкості охолоджування від 4 до 10000 град/с температура перетворення знижується від 1155К до 1133К. у роботі [3] наголошується, що залежність температури поліморфного перетворення від швидкості охолоджування носить лінійний характер і може бути виражений наступним рівнянням:

Т?>? = (1.1)

де Т- температура перетворення;

-швидкість охолоджування.

При поліморфному ?>? перетворенні дотримується строга кристаллоградическое відповідність між початковими долями, що утворюються. Вперше внешную орієнтування кристалічних решіток при перетворенні объемноцентрированный кубічної структури в плотноупакованную гексогональную визначив Бюргерс [4] для аналога титану-цирконію.

Електричні властивості титану дуже залежать від його чистоти. За даними роботи [3] питомий електроопір йодистого титану при кімнатній температурі рівний 4,2*103 мком*м, для магниетермического 5,5*103 мком*м. при підвищенні температури до 623-673К електроопір виросте по лінійному закону. При вищих температура воно зменшується і залежність відхиляється від прямої лінії тим вище, чим вище температура ?>?- перетворення наголошується стрибкоподібним зменшенням електроопоу (3,16±0,1)10^-6, а магнітна проникність - 1,00004.

Важливим показником для зварки титану є низьке значення коефіцієнта токопроводимости титану. Тому при зварюванні титану спостерігається вельми концентрований нагрів і менші втрати енергії.

Чистий (йодистий) титан володіє високою пластичністю і по своїх властивостях наближається до міді. Це пояснюється тим, що на відміну від інших металів з гексагональной гратами титан має декілька площин ковзання. Крім того, при кімнатній температурі дедюриция титану може також відбуватися за допомогою двійникування.

Титанові сплави в порівнянні з алюмінієвими і магнієвими мають вищі характеристики міцності. Технічні сорти титану зазвичай містять 0,4-0,5% домішок, які значно змінюють його механічні властивості[1-4].

Титан володіє високою корозійною стійкістю, малою хімічною активністю, що пояснюється, унаслідок освіти на поверхні металу захисної окистной плівки. Це дозволяє використовувати його для роботи в різних агресивних середовищах. Титан стійкий до морської води і мало схильний до корозії кавітації. Технічний титан має таку ж корозійну стійкість в багатьох органічних кислотах, як неіржавіюча сталь.

Комплекс фізичних властивостей різко змінюється при введенні в титан легуючих елементів. Залежно від хімічної природи, розмірів атомних радіусів кристалічної структури і ряду інших чинників легуючі елементи здатні утворювати з титаном різні кристалічні фази - тверді розчини різноманітних типів і неоднаковий физикохимический природи або металеві з'єднання.

Титанові сплави, як стали, кваліфікують по структурі в певному стані. Класифікація титанових сплавів по рівноважній структурі навряд чи доцільна, оскільки перетворення в титанових сплавах, легованих перехідними елементами, протікають так поволі, що рівноважні при кімнатній температурі структури, наступні з діаграми стану, зазвичай не виходять.

Класифікація титанових сплавів по структурі в нормалізованому або загартованому станах цілком можлива [1,2], тим паче, що структури, що виходять після нормалізац...