Обоснование выбора материала изделия
Сталь марки 15ХСНД относится к низколегированным конструкционным сталям. В целом низколегированные конструкционные стали можно считать вполне пригодными для дуговых способов сварки. Эти стали не относятся к группе металлов, обладающих повышенной склонностью к образованию холодных и горячих трещин. Вместе с тем необходимо отметить, что при повышенном содержании легирующих элементов и особенно углерода в стали проявляется чувствительность металла к образованию малопластичных закалочных структур. Образование закаленных участков в сочетании с высоким содержанием диффузионного водорода в металле шва и наличием остаточных сварочных напряжений может поспособствовать образованию холодных трещин. Предотвратить появление закалочных структур в этом случае можно путем регулирования термического цикла со сниженной до требуемого уровня скоростью охлаждения металла. Это можно достигнуть посредством принудительного нагрева стали в месте сварки, а также путем повышения эффективной погонной энергии за счёт увеличения силы сварочного тока и/или уменьшения скорости сварки.
В нашем случае сталь низколегированная класса прочности 345 хромокремненикельмедистая марки 15ХСНД.
Углеродный эквивалент (Сэ) вычисляем по формуле:
где С, Мn, Сr, Мо, V, Ni, Cu - массовые доли углерода, марганца, хрома,
молибдена, ванадия, никеля и меди.
Она имеет среднее значения эквивалентного углерода Сэ = 0,34%
Параметр трещинообразования (Рс) вычисляем по формуле:
где Рс — параметр, характеризующий склонность стали к образованию
холодных трещин; Рсм — коэффициент, характеризующий охрупчивание металла
вследствие структурных превращений; Н — количество диффузионного водорода в
металле шва, установленного путем измерения с применением глицерина, мл/100 г;
δ — толщина свариваемого металла, мм.
Если Рс>0,3, то свариваемая сталь склонна к образованию холодных трещин
при дуговой сварке.
Коэффициент Рсм определяем по формуле:
тогда
Необходимость предварительного подогрева определим рассчитав значение
t8/5, учитывая параметры режима сварки приведенные в таблице 9:
где δ = 3 - толщина свариваемого металла, см;
λ –коэффициент теплопроводности, Дж/(см∙ с ∙ °С),
для низколегированной стали λ = 0,16 Дж/(см∙ с ∙ °С);
C –удельная объемная теплопроводность, Дж/см 3 ∙°С,
для стали C = 3,6 Дж/см 3 ∙°С;
Тн = 20 –начальная температура металла °С;
K = 1 –коэффициент приведения, учитывающий различные условия теплоотвода стыковых и угловых швов от расплавленного металла в основной металл.
q/υсв–эффективная погонная энергия, Дж/см;
η =0,70 –эффективный КПД процесса нагрева металла дугой (в СО2).
ICB = 270 A –сила сварочного тока;
UД = 29 B – напряжение дуги;
υСВ = 0,27 см/с - скорость сварки.
Необходимость предварительного подогрева не требуется.
Рассчитаем количество проходов для сварки по формуле:
где S — площадь сечения валика шва, мм2
Отсюда рассчитываем катет шва для однопроходной сварки (принимаем SΔ=k2/2):
Сборку конструкций следует производить при помощи сборочных приспособлений.