Оптимізація штучного охолодження при зварюванні таврової балки з легованих сталей

Активна зона і її зв'язок з температурним полем, що виникають при зварюванні. Методи регулювання зварювальних деформацій і напруг. Застосування таврових балок в промисловості. Вибір способу охолодження сталей. Температурні поля при зварюванні тавра.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Реферат

Пояснювальна записка містить: стр.85, рисунків 35, таблиць 17.

Ключові слова: штучне охолодження при зварюванні, активна зона, зварювання з тепловідводів, післязварювальна обробка, швидкість охолодження сталі, термообробка зварних конструкцій, вібраційна обробка, температурні поля при зварюванні, структурна діаграма, діаграми анізотерміческого перетворення аустеніту, гідравлічні форсунки, зварювальний стан.

Об'єкт дослідження - процес регулювання штучного охолодження при зварюванні.

Мета роботи - оптимізація умов штучного охолодження при зварюванні легованих сталей. Для регулювання швидкості охолодження сталей, яке дозволяє змінювати структурні перетворення сталей при зварюванні.

У роботі було використано метод дослідження - теоретичний.

В результатах роботи було визначено за допомогою чого регулювати штучне охолодження при зварюванні легованих сталей і був розроблений стан для зварювання таврових балок зі штучним охолодженням.

Визначено в роботі температурні поля при зварюванні, швидкості охолодження при зварюванні сталей. Були побудовані графіки швидкостей охолодження легованих сталей. Визначено деформації при зварюванні таврової балки без штучного охолодження і з ним.

Зміст

Реферат

Зміст

Введення

1. Застосування штучного охолодження для зниження залишкових деформацій і напруг легованих сталей

1.1 Активна зона і її зв'язок з температурним полем, що виникають при зварюванні

1.2 Методи регулювання зварювальних деформацій і напруг

1.3 Відомі способи зварювання із тепловідведенням

1.4 Класифікація легованих сталей

1.5. Застосування таврових балок в промисловості

2. Методика дослідження

2.1 Розміри таврової балки

2.2 Способи і режими зварювання

2.3 Характеристика обраних сталей

2.4 Вибір способу охолодження сталей

2.5. Розрахунок швидкостей охолодження після зварювання

2.6. Розрахунок деформацій таврових балок

3. Впливи штучного охолодження при зварюванні на швидкість охолодження обраних сталей

3.1 Температурні поля при зварюванні тавра

3.2 Температурні поля при зварюванні тавра з використанням штучного охолодження

3.3 Визначення швидкості охолодження для сталей після зварюванні тавра

4. Оптимізація умов штучного охолодження при зварюванні таврової балки з легованих сталей

4.1 Оптімізація умов штучного охолодження при зварюванні таврової балки з обраних сталей

4.2 Визначення деформацій після зварюванні таврової балки

4.3 Впливи штучне охолодження при зварюванні таврової балки на деформації

4.4. Розробка зварювального стенду з штучним охолодженням таврових балок

5. Охорона праці та безпека у надзвичайних ситуаціях

5.1 Дослідження шкідливих та небезпечних аерозолів при зварюванні таврових балок із сталей різного хімічного складу

Висновки

Список використаних джерел

Введення

Однією з основних проблем, з якими доводиться стикатися при виготовленні зварних конструкцій, є проблема усунення зварювальних напруг і деформацій, які в більшості випадків істотно негативно впливають на експлуатаційно-технологічні показники виробів, погіршують зовнішній вигляд і т.д. Тому проблема усунення зварювальних напруг і деформацій варто давно і не повністю вирішена на сьогоднішній день. Це можна пояснити складністю процесу освіти зварювальних напруг і деформацій, а також наявністю великої кількості різноманітних зварних конструкцій і застосовуваних при їх виготовленні технологій зварювання.

Особливо гостро проблема виникнення зварювальних напруг і деформацій при виготовленні зварних таврових балок. Які схильні до деформацій подовжньому прогину, кутовий деформацією і ін. Усунення зварювальних напруг і деформацій у таких конструкціях є досить складним завданням, для виконання якої пропонується безліч різних способів [1, 2, 3].

Методи післязварювальної обробки зварних виробів, спрямовані на зниження зварювальних напруг і деформацій, є найбільш трудо- і енергоємними. Витрати на післязварювальну обробку можуть становити до 50 % загальних трудовитрат на виготовлення виробу.

Однією з основних принципових можливостей зменшення зварювальних напруг і деформацій стосовно таврових балках є регулювання теплового стану зварного з'єднання. Найбільш широке поширення отримали такі способи регулювання теплового стану зварного з'єднання, як застосування зварювання концентрованим джерелами нагрівання, використання мідних охолоджуваних підкладок і т.д.

Але при зварюванні легованих сталей з використання штучного охолодження виникають гартівні структурі в зварювальному шві та в околошовній зоні. Необхідно дослідити вплив штучного охолодження на структуру легованих сталей і необхідно оптимізувати штучне охолодження при зварюванні легованих сталей.

Мета і завдання дослідження. Мета магістерської роботи полягає в оптимізації штучного охолодження при зварюванні таврової балки з легованих сталей.

Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити наступні завдання:

1. Провести аналіз літературних даних впливу штучного охолодження при зварюванні на зварні конструкції.

2. Вибрати спосіб штучного охолодження при зварюванні.

3. Визначити вплив штучного охолодження при зварюванні таврової балки на швидкість охолодження легованих сталей.

4. Розробити стенд для зварювання таврової балки зі штучним охолодженням.

Об'єкт дослідження - процес регулювання штучного охолодження при зварюванні.

Предмет дослідження - є штучне охолодження при зварюванні легованих сталей.

1. Застосування штучного охолодження для зниження залишкових деформацій і напруг легованих сталей

1.1 Активна зона і її зв'язок з температурним полем, що виникають при зварюванні

Зварювання є одним з основних технологічних процесів у промисловості та будівництві при виробництві металоконструкцій. Застосування останніх наукових досягнень дозволить підвищити ефективність зварювальних робіт та якість зварних конструкцій.

При виробництві зварних конструкцій важливою проблемою є виникнення зварювальних деформацій і напруг, які знижують експлуатаційні характеристики конструкцій, служать причиною їх передчасного руйнування, погіршують зовнішній вигляд і т.д.

Виникнення деформацій і напруг обумовлено інтенсивним локальним нагрівом при зварюванні плавленням і швидкою зміною температурного поля. Розширюється при нагріванні метал відчуває вплив з боку холодного металу, крім того, при зварюванні відбуваються різноманітні структурні перетворення і зміна механічних і теплофізичних властивостей металу. Спільна дія цих чинників призводить до виникнення напруг і деформацій.

При зварюванні протяжних швів, за винятком кінцевих ділянок поперечні напруги близькі до нуля і тому будемо розглядати тільки поздовжні напруження [4, 1, 2, 5].

За умовами рівноваги площі епюри розтягуючих і стискаючих напружень повинні бути рівні. Т.к. реактивні напруги утворюються як компенсація розтягуючих напружень, що виникають в активній зоні, то для їхнього зниження необхідно знизити напруження в активній зоні або її ширину, отже, регулюючи розміри активної зони можна знизити реактивні напруги і залишкові деформації в зварних конструкціях.

Багато відомих методів розрахунку зварювальних напружень [4, 1] і деформацій дозволяють стверджувати, що поле напружень пов'язано з температурним полем. Згідно [1] існує дві зони пластичної деформації: високотемпературна, при Т 0,5 Тпл. і низькотемпературна Т 0,5 Тпл. Основний внесок у формування деформації формозміни вносить низькотемпературна деформація, зона розвитку якої для низьколегованих сталей існує в проміжку між ізотермами 100 - 500 С.

Основна причина зварювальних деформацій - нерівномірний нагрів при зварюванні. При нагріванні волокна, закріплені холодними ділянками, відчувають пластичну деформацію укорочення. В процесі охолодження нижче температури появи пружних властивостей виникає пластична деформація подовження, яка зростає по певним законом і компенсує пластичну деформацію укорочення [4]. Таким чином, вважається, що високотемпературна деформація не впливає на формування залишкового поля деформацій і причиною утворення залишкових деформацій є пластичні деформації укорочення.

Ширина активної зони визначає величину фіктивної усадочної сили, яка в свою чергу визначає величину залишкових деформацій і напружень у зварному з'єднанні. Таким чином, ширини розмірів активної зони призводить до зменшення усадочною сили Рус і величини залишкових деформацій і напруг.

Розміри активної зони залежать від товщини металу, що зварюється, жорсткості зварного з'єднання, параметрів режиму зварювання та інших умов[4].

Для регулювання розмірів зони 2bп в більшості випадків неможливо змінити товщину металу, що зварюється або жорсткість зварної конструкції т.к. ці параметри визначаються конструкцією вироби і задані технічними умовами. Тому регулювання розмірів акт...