Министерство общего и профессионального образования Ростовской области Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Ростовской области
«Белокалитвинский многопрофильный техникум»

Методическое руководство
к выполнению письменной экзаменационной работы по профессии
15.01.05 СВАРЩИК (электросварочные и газосварочные работы)
г. Белая Калитва 2016г. 1
«УТВЕРЖДАЮ» Заместитель директора ПО УПР ГБПОУ РО «БКМТ» ________________________ «___» ____________201 г. Рассмотрено на заседании методической комиссии и рекомендовано для практического применения в учебном процессе Протокол № ___ От « » _________ 201 г. Председатель м/к _______________________ Методическое руководство разработано на основе Федеральных государственных образовательных стандартов по профессии
15.01.05 СВАРЩИК (электросварочные и газосварочные работы)
Разработчик: БодровВ.И. преподаватель профессионального цикла «БКМТ» Рецензент ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________ Дата: ФИО___________________ подпись_________ м.п. 2

Общие положения
Письменная экзаменационная работа (ПЭР) является заключительным периодом обучения для получения рабочей профессиям 15.01.05 Сварщик (электросварочные и газосварочные работы). В письменной экзаменационной работе должны найти отражение теоретические и практические знания выпускников, полученные ими в ходе обучения, умение применять их при решении конкретных производственных задач, умение использовать передовой опыт промышленности, достижения науки и техники. Экзаменационная работа учащихся осуществляется в соответствии с действующим образовательным стандартом ФГОС. Выпускник данной профессии должен быть подготовлен для выполнения ручной дуговой, газовой, сварки и резки, строгания деталей, сварки узлов, конструкций и трубопроводов во всех положениях шва. К защите ПЭР допускаются учащиеся, успешно закончившие предусмотренный учебным планом курс теоретического обучения и выполнившие программу производственного обучения. Письменная экзаменационная работа является самостоятельной работой учащегося, в которой он должен показать умение работать с технической документацией, читать чертежи в технологических картах, подбирать материалы и инструменты для сварочных работ согласно квалификационной характеристики соответствующего разряда. По окончании производственной практики учащийся должен представить руководителю работы для последующей защиты в Государственной аттестационной комиссии (ГАК) работу в виде текстового, графического и иллюстрированного материалов. Для успешного выполнения в помощь учащемуся назначается руководитель и, если необходимо, консультанты из числа опытных специалистов указанного профиля. Цель руководителя и консультантов - направлять работу учащегося над ПЭР так, чтобы все вопросы работы были решены обоснованно, на современном научно-техническом уровне. За принятые в работе решения и за правильность всех данных отвечает автор ПЭР. Задание для выполнения ПЭР учащийся получает перед направлением на производственную практику. Работа выполняется по графику, в котором указываются сроки выполнения отдельных разделов пояснительной записки и графической части. В установленные, согласно расписанию консультаций дни, учащийся обязан являться к руководителю работы и отчитываться о ходе ее выполнения. Законченная и надлежащим образом оформленная работа подписывается учащимся и руководителем работы. Полностью выполненная работа сдается на проверку руководителю и рецензенту. Учащийся должен быть ознакомлен с содержанием рецензии не позднее, чем за один день до защиты работы. Внесение изменений в работу после получения рецензии не допускается. Защита письменной экзаменационной работы производится на заседании ГАК. Доклад учащегося при защите работы должен быть кратким (не более 10 мин.) и должен содержать обоснование всех принятых в работе решений. 3
Успешная защита ПЭР дает возможность ГАК присвоить учащемуся квалификации соответствующего разряда.
Цели и задачи
Выполнение экзаменационной работы имеет своими целями: - систематизацию, закрепление и расширение теоретических и практических знаний и умений по профессии и применение этих знаний при решении конкретных производственных задач; - овладение методикой изучения, обобщения и логического изложения материала; - развитие и совершенствование навыков самостоятельной работы.
Общие требования к экзаменационной работе
- глубина изучения материала и полнота его освещения в работе; - логическая последовательность и стиль изложения материала; - владение терминологией и грамотное ее использование; - грамотное оформление
Тематика экзаменационных работ
В качестве тем экзаменационных работ выбираются темы, связанные с технологией сварки, наплавки на монтаже и в стационарных условиях. Решение поставленных перед учащимся задач должно предусматривать использование знаний, полученных им при изучении основных учебных дисциплин. Экзаменационные работы должны выполняться только по реальной тематике, актуальной для производственных предприятий. Перечень тем доводится до сведения учащихся до начала производственной практики с одновременным указанием места практики и руководителя работы. Темы экзаменационных работ имеют одну из следующих направленностей: описание устройства электросварочной и газосварочной аппаратуры, технологий сварки и резки изделий и конструкций, способы испытания сварных швов, виды дефектов в сварных швах и методы их предупреждения и устранения. Утверждение темы экзаменационной работы по представлению методической комиссии технического профиля (МК) оформляется распоряжением заместителем директора курирующего ПЭР.
Критерии оценки экзаменационной работы
- заключение о выполнении пробной квалификационной работы с места практики; - соответствие содержания теме экзаменационной работы; - глубина проработки материала; - полнота и обстоятельность изложения материала; - качество доклада (сообщения) и ответов на вопросы при защите работы; - правильность и грамотность оформления работы; - степень самостоятельности учащегося при выполнении работы. Замечание: Учащийся, получивший на защите письменной экзаменационной работы неудовлетворительную оценку, имеет право на повторную защиту, но не ранее чем через год, при этом тема, по решению 4
Государственной аттестационной комиссии, остается прежней или предлагается новая.
Задание на экзаменационную работу
Задание на экзаменационную работу определяет содержание и объем работы. Оно является основным документом, которым руководствуется учащийся в период производственной практики. Задание составляется руководителем с участием учащегося. Оно включает в себя тему работы, основные исходные данные к работе, перечень вопросов, подлежащих описанию в пояснительной записке и графической части, а также срок представления законченной работы в МК. Задание на экзаменационную работу составляется в двух экземплярах. Подписанное руководителем и учащимся задание передается в МК для утверждения до начала производственной практики во время аттестации по ней учащегося. Один экземпляр утвержденного задания остается в делах МК, а другой передается учащемуся для исполнения. Чистовой экземпляр задания рекомендуется заполнять лишь при окончательном оформлении пояснительной записки. На основании утвержденных заданий по представлению МК оформляется приказами по техникуму (утверждение тем, руководителей и консультантов по экзаменационной работе).
Содержание и объем письменной экзаменационной работы

ПЭР состоит из пояснительной записки и графической части.
Пояснительная записка экзаменационной работы представляет литературно - обработанную текстовую часть работы. Наименование основных разделов пояснительной записки определяются заданием. Объем пояснительной записки (без учета приложений) не должен превышать, как правило, 20-30 страниц рукописного текста или 15-20 машинописного текста.Состав и примерный объем разделов пояснительной записки следующий: Титульный лист (выдается учебной частью); Задание на письменную экзаменационную работу (выдается учебной частью); Содержание (1-2 листа); 1. Введение (1-2 листа); 2. Тема, утверждённая учебной частью. 2.1.Свойства материалов, используемых при ручной дуговой сварке (3 листа); 2.2. Расчёт и выбор параметров режима ручной дуговой сварки покрытыми, плавящимся электродами (1-2 листа); 2.3. Выбор сварочного оборудования, инструмента, принадлежностей. Обоснование выбора (1-3 листов) 2.4. Устройство, описание, применение оборудования, технологии газовой сварки, резки металлов. 3. Контроль качества сварных соединений (1-3 листа) 4. Охрана труда, техника безопасности при электрогазосварочных работах 5
(2-5 листов) 5. Заключение (1 лист) 6. Список используемой литературы. (1-2 листа) Графическая часть работы состоит из чертежа формата А1 и 2-3 чертежей формата А4 (вкладываются в пояснительную записку): - Схема разделки кромок; - Схема последовательности наложения швов; Настоящее методическое руководство служит для оказания помощи обучающимся по профессии 15.01.05 СВАРЩИК (электросварочные и газосварочные работы) , при выполнении письменной экзаменационной работы. В данной методическом руководстве показана методика расчёта и выбор параметров режима ручной дуговой сварки, необходимого оборудования, инструмента и принадлежностей электрогазосварщика. Здесь же приведены схемы расчёта стыковых и угловых сварных швов – соединений с разделкой и без разделки кромок, показаны особенности выбора, расчёта режима для различных классов сталей, освещены вопросы предварительной и последующей термообработки сварных швов с целью получения необходимого качества сварных соединений. 6
Содержание 1. Введение 2. Тема утверждённая учебной частью 2.1. Свойства материалов, используемых при ручной дуговой сварке 2.2. Расчёт и выбор параметров режима ручной дуговой сварки покрытыми, плавящимся электродами 2.3. Выбор сварочного оборудования, инструмента, принадлежностей. Обоснование выбора 2.4 Устройство, описание, применение оборудования, технологии газовой сварки, резки металлов. 3. Контроль качества сварных соединений 4. Охрана труда, техника безопасности при электрогазосварочных работах. 5. Заключение 6. Список используемой литературы 7. Графическая часть письменной экзаменационной работы
1. Введение.
7
В данном разделе необходимо кратко изложить: - изобретение сварки - особенности и преимущества сварных конструкций - применение сварки в промышленности - развитие и перспективы сварочного производства - актуальность рассматриваемой темы в работе
2. Тема утверждённая учебной частью
2.1. Свойства материалов, используемых при ручной дуговой сварке. Необходимо рассмотреть свойства стали используемой для изготовления сварного изделия: - химический состав - механические свойства - свариваемость стали Выбрать и обосновать сварочные материалы. Марки, типы электродов для ручной дуговой сварки, для чего предназначены, виды покрытий, классификация. 2.2. Расчёт и выбор параметров режима ручной дуговой сварки покрытыми, плавящимся электродами. Выбор и расчёт режимов сварки необходимо выполнить для заданного изделия. Режимом сварки называется совокупность основных характеристик сварочного процесса, обеспечивающих получение сварных швов заданных размеров, формы и качества. Параметрами режима при ручной дуговой сварке являются: диаметр электрода
dэ
; род, полярность и величина сварочного тока
Iсв
; напряжение сварочной дуги
Uд.
Кроме выше указанных параметров часто бывает необходимо знать число проходов
n
при многопроходной сварке, площадь поперечного сечения сварного шва
Fн
, площадь поперечного сечения сварного шва выполненного за один проход
Fн1
и другие. 3.1 Исходной величиной для расчёта и выбора режима ручной дуговой сварки (РДС) является толщина свариваемых элементов при сварке встык, либо катет шва
K
при сварке угловых и тавровых соединений. Определение режима сварки начинают с выбора диаметра электрода в зависимости от толщины или катета. Значения приведены в таблице 1. [1] 8
Таблица 1. Выбор диаметра электрода Толщина детали при сварке встык. мм. 1.5-2 3 4-8 9- 12 13-15 16-20 20 Диаметр электрода. мм 1.6-2 3 4 4-5 5 5-6 6-10 Катет шва.мм 3 4-5 6-9 Диаметр электрода. мм 3 4 5 2.2.1 Согласно ГОСТ 5264-80 стыковые соединения с толщиной деталей от 1 до 6 мм рекомендуется сваривать без разделки кромок. При толщинах свыше 6 мм, швы выполняют, как правило, с разделкой кромок и в несколько слоёв (проходов). При сварке многопроходных швов стыковых соединений, первый проход должен выполняться электродом диаметром не более 4 мм. Это связано с тем, что применение электродов большего диаметра не позволит в необходимой степени проникать в глубину разделки кромок для провара корня шва. Кроме того, желательно получать первый наплавленный валик, как можно меньшей площади поперечного сечения. При сварке угловых и тавровых соединений, как правило, за один проход выполняют швы катетом не более 8 мм. 2.2.2 Максимальное поперечное сечение стыкового шва, за один проход при многопроходной сварке не должно превышать Fн = 30-40 мм2. Максимальная общая площадь наплавленного металла при сварке угловых и тавровых соединений может быть определена по формуле ( 1 ) 2 Ку *К Fн = 2 ( 1 ) Где, К -катет шва, мм Ку - коэффициент усиления шва, учитывающий наличие зазоров и выпуклостей. Значение этого коэффициента выбирают в зависимости от величины катета шва (см. таблицу 2) [1]/ 9
Таблица 2. Выбор коэффициента в зависимости от катета шва Для точного определения числа проходов следует учитывать, что при сварке швов стыковых соединений, площадь наплавленного металла за один проход (первый проход), определяется по формуле: Fн = (6-8) dэ, А площадь наплавленного металла за каждый полезный проход можно рассчитать по формуле: (2) Fн 2 = (8-12) dэ. Таким образом общее число проходов может быть рассчитана по формуле: Fн – Fн 1 n = Fн 2 + 1 (2) 2.2.3 Для определения числа проходов и массы наплавленного металла при сварке с разделкой кромок требуется общую площадь сечения сварного шва. При многопроходной сварке, она находится, как сумма площадей элементарных геометрических фигур (см. рис 1). 10 К1 мм 3-4 5-6 7-10 12-20 20-30 30 Ку 1.5 1.35 1.25 1.15 1.10 1.05
Рис. 1. Схема поперечного сечения стыкового сварного шва с разделкой кромок. L F1 g F4 α /2 h δ F2 X c b g 1 F3 L1 Где, l - ширина наплавленного металла g - высота наплавленного металла l 1 - ширина проплавления корня шва g 1 - высота проплавления корня шва b - толщина свариваемого металла x = htg α / 2 Fн= F1+F2+F3+2F4 F1= 0.75lg F2= b δ F3= 0.75l g1 F4= h 2 tg α / 2 2 Fн= 0.75lg + b δ + 0.75 l 1 g1 +¿ h 2 tg α /2 11
Зная общую площадь поперечного сечения наплавленного металла и площади поперечного сечения металла, наплавленного при первом и каждом последующем проходах по формуле (2), рассчитываем число проходов. 2.2.3 После выбора диаметра электрода выбирают его тип и марку. Обычно для сварки конструкций низкоуглеродистых сталей пользуются электродами типа Э-42, Э-46. Для сварки конструкций из низколегированных сталей Э-42А, Э-50. Для низколегированных сталей повышенной прочности от Э-50А до Э-85, низколегированных сталей теплоустойчивых сталей Э-09М, Э-09МХ, Э-09Х1М, Э-05Х2М, Э-10Х1М1НФБ, Э-10Х5МФ. Для сварки конструкций из среднелегированных высокопрочных сталей Э- 04Х2ОН9, ЭА- 1М2 и т.д. Соответствующие указанным и другие типы электродов следует выбирать по каталогу [2]. Таблица 2. Некоторые типы и марки электродов. ТИП электрода МАРКА электрода Э-42 АНО-6, АНО-5, АНО-1, ОММ-5, ОМА-2, ВСЦ-1 Э-42А УП-1/45, УП-2/45, ОЗС-2, СМ-11 Э-46 АНО-3, АНО-4, МР-3, ОЗС-4, ОЗС-6, РБУ-3 Э-46 УОНИ-11/45 Э-50 ВСЦ-3 Э-50А УОНИ-13/55, УП-1/55, УП-2/55, ДСК-50, АНО-9, ЦУ-5, ТМУ-21 Э-60А УОНИ-13/65 Э-85 УОНИ-13/85 Для сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами Э-08Х2ОН9Т2Б ЦЛ-11 Э-07Х2ОН9 ОЗЛ-8 Э-08Х19Н10Г2МБ ЭА-898/21 12
Таблица 3. Режимы ручной дуговой сварки. Тип электрода Марка покрытия Диаметр электрода (мм) Род тока Напря жение (В) Сила тока в (А) Положение шва нижн верт потол 1 2 3 4 5 6 7 8 Э42А УОНИ13/45 2 3 Постоянный Обр полярн 20-35 45-65 80-100 30-40 60-80 30-45 70-90 4 5 6 Перемен с осцилляторо м 130-160 170-200 210-240 100-180 140-160 180-210 120-140 150-170 Э42 АНО-6 3 4 5 Постоянный Любая полярность 20-36 100-150 160-200 180-270 90-120 150-170 160-180 120-140 130-180 6 переменный 230-250 Э46Т АНО-3 3 4 5 Постоянный Любая полярность 20-36 110-140 160-200 180-270 90-110 140-150 150-170 100-120 150-180 6 переменный 270-320 Э46Т АНО-4 3 4 5 Постоянный Любая полярность 20-36 110-140 170-210 190-270 90-110 140-150 150-170 100-120 140-170 6 переменный 270-320 Э50Ф УОНИ13/55 3 4 5 6 Постоянный обратной полярности 20-36 80-100 130-160 170-200 210-240 60-80 100-130 140-160 70-90 120-140 150-170 Э50Ф ЦЛ-11 ОЗЛ-7 2 3 4 5 Постоянный обратной полярности 20-30 30-50 70-100 85-140 85-160 50-80 75-130 75-160 45-75 65-120 65-130 2.2.4 Рекомендуемое для данной марки электрода значение сварочного тока, его род и полярность выбирают согласно паспорта электрода. Для низкоулеродистых сталей в большинстве случаев следует использовать постоянный ток обратной полярности или переменный ток. Сила сварочного тока при ручной дуговой сварке может быть рассчитана в зависимости от диаметра электрода и допустимой плотности тока j формула [3]; Iсв = Пd э 2 j ; (А) 4 При правильном выборе допустимой плотности тока исключается чрезмерный нагрев электрода. Рекомендации по выбору плотности тока приведены в таблице 4. 13
Таблица 4. Выбор плотности тока Вид покрытия Допустимая плотность тока в А/мм 2 dэ = 3мм dэ = 34м dэ = 5мм dэ = 36м Основное, фтористо- кальцевое 13-18.5 10-14.5 9-12.5 8.5-12 Рутиловое, кислое 14-20 11.5-16 10-13.5 9.5-12.5 Кроме указанного способа расчёта при приближённых подсчётах, величину сварочного тока можно определить по эмпирическому выражению [4] или [4a]. Iсв = к dэ [4] , Iсв = dэ (к + α dэ) [4a] . Значение коэффициента
К
выбирается в зависимости от диаметра электрода. Эта зависимость приведена в таблице 5. Таблица 5. Выбор коэффициента в зависимости от диаметра электрода Dэ мм 2 3 4 5 6 К А/мм 2 25-30 30-45 35-50 40-55 45-60 Более точный результат даёт расчёт по формуле [4a], при этом: К = 20, α = 6. 2.2.5 Напряжение дуги при ручной дуговой сварке Uд изменяется в сравнительно узких пределах и при проектировании технологических процессов сварки выбирается на основании рекомендаций паспорта на данную марку электродов. Также напряжение на сварочной дуге с достаточной точностью можно посчитать по формуле [5]. Uд = 12 + 0.36 Iд / dэ (В) [5] . 2.2.6 Для расчёта температурных полей, скорости сварки, влияние сварочных деформаций и некоторых других величин бывает необходимо учесть тепловое воздействие на свариваемый металл, которое определяется погонной энергией q. Формула [6] q и 0.24 Iсв Vд η и q п = = [6] Vсв Vсв 14
Где η и – эффективный кпд дуги. Для РДС η и = 0.4-0.6 Где Vсв – скорость сварки, определяется по формуле [7]. α н Iсв Vсв = [7] 3600 γ Fн Где α н – коэффициент наплавки г/Ач . Величина α н определяется из паспортных данных на марку электрода по таблице 6. Где γ - плотность наплавленного металла Г/см 3 ,для большинства сталей 7.8 Г/см 3 Таблица 6. Выбор коэффициента наплавки Марка электрода α н Г/Ач УОНИ13/45, АНО-6 8.5 УОНИ 13/55 9 АНО-4 8.3 ОЗС-6 10.5 ЦМ-7 10.6 Таким образом погонную энергию рассчитываем по формуле [8]. 0.24 Vд η и 3600 γ Fн q п = = 864 Uд / α н γ η и Fн α н Iсв Величина Uд / α н для электродов различных марок изменяется в узких пределах. Поэтому можно все постоянные величины обозначить через А. q п = А Fн [8] Для большинства случаев, практически для всех марок электродов среднее значение коэффициента А составляет 14500, поэтому приближённо можно считать, что q п = 14500 Fн (кал/ч) где Fн – площадь поперечного сечения шва в см 2 наплавленного за один проход, определяемая в разделе 3.3 15
2.2.7 Глубина провара «а» с достаточной для практических целей степенью точности можно определить из выражения а = (0.5-0.7) r (9) где r расстояние до изотермы плавления 2 q п r = П l c γ Т пл Для большинства сталей условно принимают Т пл = 1500 о С подставив в формулу (9) все величины, получим а = (0.5 – 0.7) r = (0.5-0.7 ) 0.0112 q п = а = 0.0067 q п 2.2.8 Для выбора разделки кромок , площади и массы наплавленного металла необходимо воспользоваться данными ГОСТ 5264-80, которые изложены в виде таблицы 7. Также для определения числа проходов при многослойной сварке можно воспользоваться графиком рис 1, рис 2. Рис 1. Определение числа проходов 25 50 75 100 125 150 175 Fн мм 2 Рис 2. Определение числа проходов 16 n 3 d2 2 d3 d4 d5 d6 1 0
N число прохоов 40 36 32 28 24 20 d2 d2 d3 d4 d5 16 d6 12 8 4 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 Fн мм 2 Таблица 7. Выбор площади и массы наплавленного металла 17
Толщина δ , в мм 1 4.19 0.038 2 9.3 0.072 20.9 0.16 3 3 11.45 0.089 22.8 0.17 9 18.1 0.14 1 4 22.8 0.179 27.1 0.211 20.3 0.15 8 21.7 0.16 9 5 25.1 0.196 29.1 0.22 7 6 27.4 0.214 41.2 0.32 2 34.1 0.26 5 34.8 0.27 1 7 43.5 0.34 8 45.7 0.35 7 51.6 0.4 49.1 0.38 2 9 10 94.0 0.73 89.5 0.69 8 11 12 119 0.93 94 0.73 101. 7 0.79 3 13 14 157 1.22 112 0.87 132 15 16 195 1.52 136 1.06 162 1.26 3 2.04 1.59 17 18 239 1.86 159 1.24 203 1.58 3 238 1.85 19 20 286 2.26 188 1.47 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 18
36 37 38 39 40 δ Fн m Fн m Fн m Fн m Fн m Fн m 2.2.9 Некоторые особенности выбора режимов ручной дуговой сварки.
Низколегированные закаливающиеся стали.
К этим сталям относятся стали марок: 35Х, 40Х, 30Г, 35Г2, 30ХГСА, 35ХГСА. По чувствительности и термодеформационному циклу сварки к этой группе относятся и углеродистые стали марок: 30, 35, 40, 45, 50 и другие. Содержание в них углерода находится в пределах 0.25 -0.5%, а суммарное содержание легирующих элементов 3 – 4%. Рассчитанные по формулам режимы ручной дуговой сварки, обеспечивая удовлетворительное формирование геометрии сварного шва, в то же время не исключают появление закалочных структур – трещин. Для создания высококачественных сварных соединений, необходимо использовать не только рекомендации каталога[2] по выбору типов электродов, но и обеспечивать предварительный подогрев свариваемых кромок. Подогрев снижает скорость охлаждения околошовной зоны, обеспечивая получение структур обладающих запасом пластичности (мартенсита не более 20-30%) и предотвращает образование трещин. Необходимость в подогреве свариваемых кромок приближённо может быть определена по значению эквивалентного содержания углерода Сэ. При Сэ ¿ 0,45% - подогрев не требуется При Сэ ¿ 0,45% - подогрев необходим и тем больше, чем больше имеет значение Сэ. Температура подогрева определяется по формуле: Тп = 350 √ Сэ − 0,25 Например: Сталь 35, содержание углерода С = 0,35%. Сэ = Сэ (1+ 0,05 δ ¿ , где δ - толщина, мм. Сэ = С + Mn + Si + Cr + V + Mo + Ni + Cu + P 6 24 5 5 4 10 13 2 Сэ = 0,35 + 0,6 = 0,35 + 0,1 = 0,46 6 Сэ = 0,45 (1 + 0,05 х 20) = 0,45 + 0,01 = 0,46 19
Тогда температура подогрева для стали 35 при толщине 20 будет равна: Тп = 350 √ 0,46 − 0,25 = 350 х 0,21 = 158,2 С = 160 С.
Среднелегированные высокопрочные стали.
К этой группе относятся стали: 33Х3НВФМА, 43Х3СНВФМА, 30ХН2МФА, АК-25, АК-27 и другие. Содержание углерода в данных сталях достигает до 0,5%, а суммарное значение легирующих элементов 5-9%. Увеличение степени легирования при достаточном высоком содержании углерода повышает устойчивость аустенита, и практически при всех скоростях охлаждения, распад аустенита происходит в мартенситной оласти. Поэтому такие стали свариваются без предварительного подогрева. В данном случае подогрев вызывает рост зерна и возникновение холодных трещин, но с использованием технологических приёмов обеспечивающих увеличении времени пребывания металла шва и околошовной зоны в субкритическом интервале температур и «автотермообработку» закалённых зон прилегающих к сварному шву. К этим приёмам относятся: сварка каскадами, блоками, короткими участками. Также можно использовать аустенитный электродный материал. При многослойной сварке накладываются отжигающие валики. В большинстве случаев изделия подвергаются послесварочной термообработки (закалка с низким или высоким отпуском). Выбор типа и марки электрода производится по каталогу [2]. Электроды для сварки не длжны содержать органических веществ и обязательно должны подвергаться низкотемпературной прокалке. 2.2.12 Высокохромистые, мартенситные, мартенситно-ферритные и ферритные стали. К этой группе относятся стали марок: 08Х13, 13Х11Н2ВМФ, 12Х13, 08Х17Т и другие[1]. Особенностью получения сварных соединений данных сталей является то, что склонны к образованию холодных трещин. Для предотвращения появления холодных трещин необходимо либо добиваться получения химического состава сварного шва близкого к основному металлу, либо получения аустенитной, аустенитно-ферритной структуры металла шва. При этом в первом случае необходима последующая термообработка (высокий отпуск), а во втором случае термообработка не нужна. При выборе или расчёте режима ручной дуговой сварки необходимо учесть, что покрытие электродов не должно содержать газообразующих органических соединений. Как правило, используются электроды в основном с фтористо- кальциевым покрытием. Перед сваркой электроды следует прокаливать при температуре 400-560 градусов по цельсию в течении двух часов. 20
Сварку следует вести на более жёстких режимах (меньшая погонная энергия). Применение предварительного и сопутствующего подогрева до 200- 450 градусов по цельсию, во многих случаях, но не всегда, является полезным для предотвращения появления трещин. Использование после сварки высокого отпуска 700-900 градусов по цельсию, способствует получению более пластичных структур (сорбит, феррит), однако термообработку следует проводить не позже 0,5-1 часа после окончания процесса сварки. 2.2.13 Теплостойкие стали. По чувствительности и термическому циклу сварки, термостойуие стали являются как бы разновидностью закаливающихся сталей. К ним относят стали марок: 15М, 20ХМ, 12Х1МФ, 15Х2МФБ, 20Х2МА и другие. Повышенное содержание углерода (до 0,2%) и легирующих элементов ( обычно молибден в сочетании с хромом, ванадием и другими элементами) увеличивают склонность сталей к резкой закалки. В результате эти стали обладают высокой чувствительностью к термическому циклу, а околошовная зона оказывается непластичной при всех способах сварки. Для восстановления свойств околошовной зоны необходимо последующая термообработка. Для предотвращения закалочных структур в околошовной зоне необходимо применить предварительный и сопутствующий подогрев, температура которого может быть рассчитана по методике рассчитанной ранее, или выбрана по таблице 8. При этом скорость подогрева составляет 30-50 градусов по цельсию в один час. Таблица 8. Марка стали Температура предварительного и сопутствующего подогрева С 12ХМ 15ХМ 200 – 250 20ХМ 12МХФ 250 - 300 20ХМФ 15Х1М1Ф 34ХМ1А 350 - 450 15Х2М2ФБС 15ХМФКР Э4415 400 - 500 При сварке сталей этого класса жёсткие требования предъявляются к скорости охлаждения. При слишком больших скоростях охлаждения, пластичность снижается за счёт образования преимущественно мартенситной структуры, при малых за счёт чрезмерного роста зерна. Поэтому при установлении режима сварки закаливающихся сталей, надо рассчитывать скорость охлаждения и результаты расчета сравнить с данными о допустимых скоростях охлаждения данных сталей, которые изложены в таблице 9. Таблица 9. Марка стали Скорость охлаждения С /с Марка стали Скорость охлаждения С /с Марка стали Скорость охлаждения С /с 21
35 ХГСА 2.5-6 30Г 3-7 30ХМ 8 40Х 2.5-3.7 25ХН2 2-3.7 35ХИФА 1-5 45ХМА 0.7 25Н3 0.3-11
Высоколегированные аустенитные стали.
К сталям этого класса относят: 10Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, 09Х14Н19В2БР и другие. В результате мнокомпонентности легирования, свариваемость этих сталей затруднена. При сваре и термообработке высоколегированных аустенитных сталей, в сварном шве и околошовной зоне возникают горячие кристаллизационные трещины, имеющие межкристаллитный характер. Избежать появление горячих трещин можно, вводя в сварочную ванну элементы ферритизаторы (Al, Nb, W, B), снимая содержание в сварных швах вредных примесей (S,P) и лёгкоплавких эвтектик, а также газов (О 2 , Н 2 ). Для этого применяют режимы уменьшающие долю основного металла в шве. Iсв dэ ≤ 30А/мм Уменьшение насыщение шва газами способствует применение для сварки постоянного тока обратной полярности. Сварку лучше производить короткой дугой электродом с основным (фтористо-кальциевым) покрытием без поперечных колебаний. Стали этого класса имеют пониженный коэффициент теплопроводности, что приводит к короблению металла при сварке. Для уменьшения коробления следует применять способы и режимы сварки, характеризующиеся максимальной концентрацией тепловой энергии. Данные о выборе режимов приведены в таблице 3. 2.3. Выбор сварочного оборудования, инструмента, принадлежностей. Обоснование выбора. Комплектность сварочного поста. В данном разделе необходимо выбрать сварочное оборудование для сборки и сварки заданного изделия, рассмотреть устройство, принцип работы и сделать обоснование выбора конкретного оборудования. Выполнить рисунки схемы и т.д. 2.4 Устройство, описание, применение оборудования, технологии газовой сварки, резки металлов. 22
3. Контроль качества сварных соединений. Необходимо раскрыть вопросы о существующих методах, видах контроля сварных соединений, о дефектах, о мерах предупреждения и способах устранения дефектов сварных соединений. Выбрать метод контроля для заданного изделия. 4. Охрана труда и техника безопасности при сварочных работах. Рассмотреть вопросы: 1. Пожарная безопасность 2. Электробезопасность 3. Техника безопасности при электросварке 3.1 Правила проведение сварочных работ 3.2 Ответственность сварщиков за обеспечение требований и соблюдение правил по охране труда 3.4 Причины травматизма 3.5 Охрана труда сварщиков. 5. Заключение. Краткий анализ работы, актуальность, соответствие квалификационной характеристики. 6. Список используемой литературы. В списке указать не менее шести, семи источников. В список используемой литературы входят: - учебные пособия - справочники - научные статьи - специализированные периодические издания - интернет ресурсы и т.д. 7. Графическая часть работы. Графическая часть работы выполняется на листе чертёжной бумаги А1 (594 х 841). По заданию преподавателя необходимо выполнить чертёж оборудования для сварки, резки, приспособлений и т.д. используемых при изготовлении сварных конструкций. Оформление чертежа (размеры листа, поля, угловой штамп, разрезы, сечения, простановка размеров, обозначение деталей и т.д.) должно быть выполнено в полном соответствии с действующими ГОСТ и ЕСКД. 23
Согласно ЕСКД спецификация выполняется на отдельном листе бумаги формата А4. На угловом штампе обучающийся должен поставить дату выполнения чертежа и свою подпись. Список используемой литературы, используемой при разработке методического руководства. 1. Оборудование и основы технологии сварки металлов плавлением и давлением Под ред. Г.Г. Чернышова и Д.М. Шашина М.Машиностроение 2013г. 2. Электроды покрытые металлические для ручной дуговой сварки и наплавки. ГОСТ 9466 - 75 3. Введение в сварочные технологии Козловский С.Н. М.Машиностроение 2011г. 4. Швы сварных соединений, Ручная дуговая сварка. Основные типы и конструктивные элементы. ГОСТ 5264 – 80. 5.Сварка в машиностроении. Справочник, Т.1. М.Машиностроение 1978г. 24