Вы здесь

Розробка зварювальних матеріалів і технології ручного підводного мокрого зварювання низьколегованих сталей.

Автор: 
Устінов Олександр Вікторович
Тип работы: 
Дис. канд. наук
Год: 
2003
Артикул:
3403U000403
99 грн
(320 руб)
Добавить в корзину

Содержимое

РАЗДЕЛ 2
РАСЧЕТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ
СПОСОБОВ СНИЖЕНИЯ СКОРОСТЕЙ ОХЛАЖДЕНИЯ
МЕТАЛЛА

2.1.Лабораторная установка и методика исследования
тепловых процессов
Исходя из поставленных задач исследования предполагалось, основную часть
экспериментальных работ выполнить в лабораторных условиях, а завершающие работы
– в натуральной обстановке. Для обеспечения высокой воспроизводимости и
точности экспериментов, а также сохранения, по возможности, условий ручной
дуговой сварки покрытыми электродами мокрым способом, была разработана
лабораторная установка, внешний вид которой представлен на рис.2.1.

Рис. 2.1. Лабораторная установка для подводной сварки
Использование узлов от сварочного автомата АДС-1000-1 позволило выполнить эти
требования. Зависимая от напряжения на дуге скорость подачи электрода
обеспечивает автоматическое поддержание процесса в области параметров,
характерных для ручной дуговой сварки и тем самым исключает влияние фактора
квалификации водолаза-сварщика на качество выполняемой сварки. Неподвижная
сварочная головка 1 с пультом управления 2 создает более благоприятные условия
наблюдения и регистрации процесса, так как дуга горит в одном месте перед
иллюминатором 7 гидробокса 8, который располагается на подъемном столе 9 (рис.
2.2)
Автоматическое перемещение самоходной тележки 3 вместе с предметным столом 6,
на котором размещается свариваемый металл, позволяет с высокой точностью
задавать скорость сварки в пределах от 1 до 20 м/час. Максимальный уровень воды
над предметным столиком 6 составляет 0,4 м, при полном объеме воды 0,2 м3.
Через впускной штуцер производится постоянное пополнение свежей водой, что
позволяет существенно замедлить замутнение воды при многократной сварке.
Питание сварочной дуги осуществляется от выпрямителя ВКСМ-1000 через балластный
реостат, что позволяет получить падающую внешнюю характеристику источника,
которая обычно применяется при ручной дуговой сварке. Штучный электрод
закрепляется в электрододержателе несущего стержня 4, который перемещается
подающими роликами сварочной головки 1. Непосредственное подключение сварочного
кабеля к торцу электрода через электрододержатель воспроизводит условия
протекания тока, присущие ручному способу сварки. На установке можно выполнять
сварку на прямой и обратной полярности во всем диапазоне токов сварки и
напряжений, обычно используемых при ручном способе электродами диаметром от 3
до 5 мм. Имеется устройство, позволяющее воспроизводить колебания электрода
поперек шва с различной частотой и амплитудой. Угол наклона электрода к
направлению сварки может изменяться от 60 °° до 90 °°, а в поперечном – от 30
°° до 90 °°.

Рис. 2.2. Схема конструкции лабораторной установки.
(Обозначение приводится в тексте)
Экспериментальное изучение тепловых процессов производилось на пластинах из
низколегированных сталей 09Г2 и 10ХСНД, толщиной 12..16 мм, широко используемых
в судостроении. Последняя оказалась склонная к образованию холодных трещин при
подводной сварке [38]. Регистрация термических циклов производилась в металле
зоны термического влияния непосредственно под швом и на поверхности, а также в
более отдаленных от шва участках основного металла, что позволяло оценить
скорость охлаждения и распределение максимальных температур по всему сечению
пластины.
В качестве датчиков температуры использовались хромель-алюмелевые термопары
диаметром 0,2 мм, обладающие значительной величиной термодвижущей силы и
близкой к линейной зависимостью ее изменения от температуры [103], способные
кратковременно выдерживать максимальную температуру до 1300 °°С [34].
Тарирование и последующая запись термических циклов осуществлялась на
светолучевом осциллографе Н-117/1 на светочувствительной бумаге УФ-67. В
качестве реперных точек использовались температуры кристаллизующейся меди (1083
°°С), цинка (418 °°С) и кипящей воды ( 100 °°С). Холодные концы термопары
находились при температуре, соответствующей температуре воды в гидробоксе
(10…15 °°С).
Термопары приваривали к пластине с помощью конденсаторной установки и тщательно
гидроизолировали, как показано на рис.2.3. После сварки (режимы
регистрировались перьевыми самописцами типа Н-390) образец разрезался на
темплеты по местам расположения термопар и по изготовленным из них макрошлифам
с помощью инструментального микроскопа определялось точное расположение
термопар относительно линии сплавления ( л. с.) и оси шва, а также параметры
шва и зоны термического влияния в данном сечении. С помощью градуировочных
графиков по результатам записи строились термические циклы, по которым
определялись максимальные температуры и скорости охлаждения в интервалах
температур 800…500 °°С и 500…300 °°С и другие характеристики. Описание методики
экспериментального исследования температурного поля при подводной мокрой сварке
приводятся в работе [104].

Рис. 2.3. Схема измерения температуры в образцах при подводной сварке:
1-вода; 2-пластина; 3-электрододержатель; 4-электрод; 5-спай термопары;
6-керамическая трубка; 7- гидроизоляция; 8- предметный стол;
9- приспособление.
Оценка влияния отдельных параметров режима сварки на скорости охлаждения
металла зоны термического влияния производилась на основе метода
многофакторного планирования эксперимента с множественным