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/υ_св–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.