1.1. Цель изучения дисциплины:

Курс «Теория сварочных процессов» преследует цель – изучение физических, физико-химических и металлургических процессов, происходящих при сварке в металле шва и околошовной зоне сварного соединения.

Поскольку наибольшее применение в нашей стране и за рубежом имеют процессы сварки плавлением сталей, то основной акцент в курсе делается именно на данные процессы.

1.2. Задачи изучения дисциплины:

Освоив курс, слушатель должен знать:

- физические основы (принципы) образования сварного соединения;

- требования, предъявляемые к источникам энергии при сварке, и характерные особенности наиболее распространенных источников энергии;

- характер воздействия термического цикла сварки на структуру и свойства металла сварного соединения;

- характер взаимодействия газовой и шлаковой фаз с металлической фазой в зоне плавления;

- физические причины образования дефектов в сварных соединениях.

Слушатель должен уметь:

- по наименованию марки стали (или другого материала), т.е. по химическому составу металла, определить принципиальные трудности образования сварного соединения и меры их преодоления;

- по заданным геометрическим параметрам шва или механическим свойствам сварного соединения выбрать оптимальный режим дуговой сварки;

- по заданным эксплуатационным характеристикам сварного соединения (например, механическим свойствам зоны термического влияния, структуры металла шва и др.) выбрать и обосновать необходимые режимы сварки;

- по заданным режимам сварки рассчитать производительность процесса и оценить его эффективность.

 «Теория сварочных процессов» является теоретическим курсом, на базе которого осуществляется изучение технологических сварочных дисциплин.

         2. СОДЕРЖАНИЕ ЛЕКЦИОННОГО МАТЕРИАЛА

Раздел 1. Физические основы сварки металлов

Основная сварочная терминология. Основные трудности, препятствующие получению межатомных связей при сварке. Пути преодоления  этих трудностей.

Классификация способов сварки. Образование сварных соединений при холодной, стыковой контактной сварке, при сварке плавлением. Особенности образования сварных соединений при точечной и шовной контактной сварке.

Трудности образования сварных соединений при сварке разнородных металлов.

Литература:         [1], стр. 8 – 15;

[2], стр. 48 – 55;

[3], стр. 347 – 352, [4] , [5].

[13], стр.8 - 29.

Раздел 2. Электрическая сварочная дуга

Отличительные свойства дугового разряда. Физические процессы (эмиссия, ионизация), обеспечивающие протекание тока в межэлектродном промежутке.

Способы возбуждения сварочной дуги. Основные параметры сварочной дуги, ее статистическая характеристика. Физические процессы и энергетические преобразования в различных зонах сварочной дуги.

Перенос металла с электрода в сварочную ванну. Способы создания управляемого переноса металла.

Литература:         [1], стр. 88  – 103;

[2], стр. 59 – 80;

[6], стр. 31 – 106.

[13], стр.32 - 69.

Раздел 3. Тепловые процессы при сварке

Тема 3.1. Расчеты нагрева металла дугой

Основные расчетные схемы нагреваемых тел и источников тепла. Тепловые характеристики сварочной дуги. Расчеты температуры предельного состояния точки при сварке мощной быстродвижущейся дугой.

Литература:         [1], стр. 131  – 165;

[2], стр. 103 – 135;

[7], стр.   17  – 111.

[13], стр.70 - 83.

Тема 3.2. Нагрев и плавление электродного металла при сварке

Два основных источника нагрева электрода в процессе сварки. Приближенные методы расчета температуры нагрева электрода протекающим током при ручной дуговой и автоматической сварке. Необходимость ограничения этой температуры. Номинальные токи при ручной дуговой сварке, максимальные токи при автоматической сварке.

К.п.д. нагрева электрода дугой. Мгновенная производительность процесса расплавления электрода. Коэффициенты расплавления, наплавки, потерь. Мгновенная производительность наплавки. Расчет площади наплавки. К.п.д. наплавки. Пути повышения производительности сварки при выполнении швов с заданной площадью наплавки.

Литература:         [1], стр. 171  – 178;

[2], стр. 136 – 143;

[7], стр. 179 – 203.

[13], стр.83 - 90.

Тема 3.3. Плавление основного металла сварочной дугой

Основные параметры сварочной ванны и шва, методы их расчетов. Тепловая эффективность процесса проплавления: термический к.п.д. проплавления,  полный к.п.д. проплавления,  к.п.д. сварки.

Методы определения этих к.п.д. Расчет площади проплавления. Пути повышения производительности сварки при выполнении швов с заданной глубиной проплавления.

Литература:         [1], стр. 264  – 273;

[2], стр. 143 – 153;

[7], стр. 204 – 226.

[13], стр.90 - 101.

Тема 3.4. Термический цикл основного металла при сварке

Характер распределения максимальных температур нагрева в сварном соединении.

Термический цикл сварки и его основные критерии: максимальная температура, длительность нагрева при температурах интенсивного роста аустенитного зерна, скорость охлаждения металла при температуре минимальной устойчивости аустенита.

Определение максимально допустимой скорости охлаждения металла. Расчет мгновенной скорости охлаждения металла при сварке. Определение режимов сварки по допустимой скорости охлаждения. Пути регулирования простого термического цикла сварки. Расчет длительности нагрева металла выше заданной температуры. Идеальный термический цикл при сварке.

Литература:         [2], стр. 153  – 158;

[7], стр. 227 –  271;

[8], [9].

[13], стр.101 - 119.

Раздел 4. Металлургические процессы при сварке

Тема 4.1. Газовая фаза в зоне сварки плавлением

Источники и состав газовой фазы. Растворимость кислорода в металлах и его влияние на их эксплуатационные свойства. Предельно допустимое содержание кислорода в различных металлах.

Растворимость азота в металлах и его влияние на их эксплуатационные свойства.

Азот как защитный газ при сварке.

Растворимость водорода в металлах и его влияние на их эксплуатационные свойства.

Содержание газов в металле шва при различных способах сварки. Пути ограничения насыщения металла шва газами.

Литература:         [1], стр. 194  – 226;

[2], стр. 227 –  238.

[13], стр.125 - 140.

Тема 4.2. Шлаковая фаза при сварке плавлением.

Понятие шлака, его назначение, состав, влияние на металлургические процессы при сварке и технологические свойства дуги. Основность и кислотность шлака. Главные системы сварочных шлаков.

Литература:         [1], стр. 227  – 234;

[2], стр. 238 –  244.

[13], стр.140 - 150.

Тема 4.3. Окисление и раскисление металла при сварке.

Способы окисления металла при сварке. Связь активности флюса с окислением металла сварочной ванны.

Основные способы раскисления металлов. Способы увеличения раскисляющей способности кислых шлаков.

Литература:         [1], стр. 245 – 252;

[2], стр. 248 –  259.

[13], стр.150 - 158.

Тема 4.4. Легирование металла при сварке плавлением.

Необходимость легирования при сварке. Способы легирования металла шва. Приближенные методы расчета концентрации элементов в металле шва. Коэффициенты перехода и усвоения легирующих элементов. Степень легирования металла в различных зонах сварки.

 Литература:        [1], стр. 252 – 259;

[2], стр. 259 –  261.

[13], стр.159 - 166.

Тема 4.5. Рафинирование металла при сварке

Влияние серы на свойства сталей. Условия, способствующие удалению серы из сварочной ванны.

Влияние фосфора на свойства сталей. Источники увеличения содержания фосфора в сварочной ванне. Основные способы очистки сварочной ванны от фосфора.

Литература:         [1], стр. 259 – 261;

[2], стр. 261 –  267.

[13], стр.166 - 173.

Раздел 5. Технологическая прочность сварных соединений

Тема 5.1. Горячие трещины при сварке

Понятие о температурном интервале хрупкости. Условия возникновения горячих трещин. Подсолидусные и кристаллизационные трещины. Топография горячих трещин. Меры борьбы с горячими трещинами при сварке. Методика оценки склонности металла шва к образованию горячих трещин.

Литература:         [1], стр. 299 – 303;

[2], стр. 295 –  319;

[6], стр.  478–  489;

[10].

[13], стр.186 - 194.

Тема 5.2. Холодные трещины при сварке

Склонность черных и цветных металлов к образованию холодных трещин. Факторы, определяющие возникновение холодных трещин при сварке. Топография холодных трещин. Меры борьбы с холодными трещинами. Методы оценки сопротивляемости сварных соединений образованию холодных трещин.

Литература:         [1], стр. 344 – 355;

[2], стр.  319 –  326;

[6], стр.  529 –  544;

[11].

[13], стр.195 - 203.

Раздел 6. Свариваемость металлов

Понятие свариваемости. Физическая (принципиальная) и технологическая свариваемость.

Способы оценки технологической свариваемости.

Литература:         [1], стр. 360 – 388;

[2], стр.  327 –  412;

[12].

[13], стр.206 - 212.

3. ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

4. КОНТРОЛЬНЫЕ РАБОТЫ

Контрольная работа №1

Вариант 1

1. Привести классификацию способов сварки, и сформулировать возможные классификационные признаки.

2. Указать основные параметры термического цикла сварки.

3. На основании изучения раздела 3.3 [13], определить мгновенную производительность расплавления (г/с) и коэффициент расплавления электрода диаметром 5 мм на номинальном токе при РДС малоуглеродистой стали, если U_э = 28 В; η_э = 15%; Т_о = 20^оС; D₁ = 200^оС.

А = 2,4·10^-2 мм⁴∙С·А^-2; m = 2,5 мм³∙С·А^-2.

Расчет производительности расплавления электрода производить к концу его плавления, принимая время протекания t = 50с.

Найти коэффициент неравномерности плавления электрода.

Вариант 2

1. Укажите основные принципиальные трудности, препятствующие установлению межатомных связей при сварке.

2. Опишите идеальный термический цикл, способы его реализации.

3. Рассчитайте долю участия основного металла в металле шва при РДС встык ВСт3кп толщиной 6 мм электродом диаметром 5 мм на номинальном токе, если коэффициент наплавки составляет 9,5 г/А∙ч, а скорость сварки – 10 м/ч. (Разделы 3.3; 3.4, [13]).

Вариант 3

1. Опишите механизм образования сварных соединений при сварке давлением; характер установления межатомных связей при стыковых способах контактной сварки сопротивлением и оплавлением.

2. Изложите способы возбуждения дуги при сварке плавящимся и неплавящимся электродом.

3. Определите площадь наплавки при сварке в СО₂ проволокой диаметром 1,6 мм, если скорость ее подачи – 450 м/ч, величина тока – 380А, скорость сварки – 24 м/ч, а коэффициент потерь – 10%. (Раздел 3.6, [13]).

Вариант 4

1. Опишите характер установления межатомных связей при точечной и шовной контактной сварке.

2. Изложите физические условия возникновения и устойчивого существования сварочной дуги.

3. Определите необходимость подогрева таврового соединения толщиной 12 мм из стали 15ХСНД, если при сварке в СО₂ величина тока составляет 280А, напряжения дуги – 26В, скорость сварки – 30 м/ч, а допустимая скорость охлаждения составляет от 2 до 9^оС/с. (Разделы 3.8 и 5.2, [13]).

Вариант 5

1. Опишите характер образования сварного соединения при холодной сварке.

2. Опишите виды эмиссии в сварочной дуге.

3. Определите, как изменится скорость охлаждения металла, если при наплавке валика на сталь 30ХГСА толщиной 25 мм применить подогрев металла перед сваркой. Режим сварки: ток дуги – 250А, напряжение дуги – 26В, скорость сварки – 24 м/ч. Температуру предварительного подогрева рассчитать по эквиваленту углерода. (Разделы 3.8 и 5.2, [13]).

Вариант 6

1. Опишите характер установления межатомных связей при сварке плавлением.

2. Опишите виды ионизации газа в межэлектродном промежутке при сварке.

3. Рассчитайте полный тепловой к.п.д. проплавления при автоматической сварке под флюсом малоуглеродистой стали толщиной 10 мм встык на следующих режимах: величина тока – 500А, напряжение дуги – 30В, скорость сварки – 36 м/ч. (Раздел 3.5, [13]).

Вариант 7

1. Опишите характер установления межатомных связей при сварке плавлением разнородных металлов.

2. Опишите физические процессы и энергетические преобразования в катодной области.

3. Определите режим РДС, чтобы при скорости сварки 10 м/ч и катете шва 6 мм в сварном соединении из стали 35ХГСА обеспечить оптимальную скорость охлаждения, равную (2,5 – 6,0)^оС/с.  Наплавка на лист толщиной 26 мм. (Раздел 3.8, [13]).

Вариант 8

1. Укажите виды сварки, относящиеся к термическому классу сварочных процессов.

2. Опишите разновидности процессов переноса металла через дугу.

3. Определите длительность пребывания металла при температуре более 900^оС для участка, прилегающего к линии сплавления, при автоматической сварке под флюсом встык стали толщиной 12 мм при токе 600А, напряжении 38В, скорости сварки – 48 м/ч., начальной температуре изделия – 20^оС. (Раздел 3.9, [13]).

Вариант 9

1. Опишите технологические разновидности процесса ЭШС.

2. Опишите физические процессы и энергетические преобразования в столбе дуги и в анодной области.

3. Определите скорость подачи электродной проволоки диаметром 1.2 мм при полуавтоматической сварке в СО₂ стали, если величина тока составляет 300А, напряжения дуги – 30В, к.п.д. нагрева электрода дугой – 25%, температура нагрева электрода в вылете протекающим током – 900^оС. (Разделы 3.3 и 3.5, [13]).

Вариант 10

1. Укажите виды сварки, относящиеся к термомеханическому классу сварочных процессов.

2. Укажите цели и способы создания управляемых форм переноса металла через дуги.

3. Рассчитайте величину к.п.д. сварки, если при сварке под флюсом малоуглеродистой стали толщиной 6мм встык значение тока составляет 300А, напряжение дуги – 30В, скорость сварки – 36 м/ч, а коэффициент наплавки –  12 г/А·ч. (Раздел 3.5, [13]).

Вариант 11

1. Укажите, за счет каких процессов происходит установление межатомных связей при термомеханическом классе сварочных процессов?

2. Укажите как и с какими целями можно регулировать термический цикл сварки?

3. Рассчитайте площадь металла шва при РДС электродом диаметром 5 мм на номинальном токе со скоростью 12 м/с, если встык свариваются пластины толщиной 6 мм, а коэффициент наплавки равен 8 г/А·ч. (Раздел 3.6, [13]).

Вариант 12

1. Опишите характер установления межатомных связей при сварке трением.

2. Опишите необходимость и пути снижения скорости охлаждения при сварке углеродистых и низколегированных сталей.

3. Определите площадь металла шва при сварке в СО₂ стали толщиной 8 мм встык проволокой диаметром 1,6 мм. Режим сварки: величина тока – 380А, напряжение – 34В, скорость сварки – 24 м/ч, коэффициент наплавки – 15 г/А∙ч. (Раздел 3.6, [13]).

Вариант 13

1. Укажите технологические разновидности дуговой сварки.

2. Укажите, как влияет введение дополнительного металла (в виде железного порошка, рубленой или сплошной  дополнительной присадочной проволоки) в  сварочную ванну на геометрию сварного шва, к.п.д. наплавки и проплавления, если не изменять режим сварки?

3. Выберите режим сварки в СО₂ стали толщиной 8 мм, обеспечивающий получение катета шва 6 мм при скорости сварки 25 м/ч и скорости охлаждения не более 12^оС/с. Коэффициент наплавки 15 г/А∙ч. (Разделы 3.6 и 3.8, [13]).

Вариант 14

1. Опишите понятие «Физическая (принципиальная) свариваемость металлов».

2. Опишите, как повлияет введение щелочных или щелочно-земельных элементов на производительность сварки, если величина тока и длина дуги остаются прежними?

3. На основании расчета опишите, как повлияет предварительный подогрев стали 35ХМА (температуру подогрева определить по эквиваленту углерода) толщиной 20 мм на длительность пребывания металла при температуре интенсивного роста аустенитного зерна. Сварка ручная дуговая электродом диаметром 4 мм на номинальном токе со скоростью 12 м/ч. (Разделы 3.8 и 5.2, [13]).

Вариант 15

1. Опишите понятие «Энергия активации», ее виды.

2. Укажите способы первоначального возбуждения дуги при сварке плавящимся и неплавящимся электродом.

3. На основании расчета укажите, как изменится величина ЗТВ при сварке под флюсом стали 12Х1МФ толщиной 30 мм, если применить предварительный и сопутствующий подогрев, величину которого определить по эквиваленту углерода. Режим сварки: проволока диаметром 3 мм, величина тока – 400 А, напряжения 32В, скорость сварки – 42 м/ч. (Разделы 3.2 и 5.2, [13]).

Вариант 16

1. Опишите процесс образования сварных соединений при сварке трением. Характер установления межатомных связей.

2. Опишите тепловые характеристики сварочной дуги.

3. На основании расчета выберите режим сварки (диаметр электрода, ток и напряжение дуги, температуру подогрева), который бы обеспечил получение сварного соединения из стали 30ХМ без трещин, если критическая скорость охлаждения 17⁰ С/с, скорость сварки – 18 м/ч, катет шва – 6 мм, коэффициент наплавки – 15 г/А∙ч, толщина металла – 20мм. (Разделы 3.6, 3.8 и 5.2, [13]).

Вариант 17

1. Опишите понятия «Термическая ионизация газа», «Эффективный потенциал ионизации», его влияние на температуру столба дуги.

2. Опишите негативные процессы, протекающие в ЗТВ при сварке сталей плавлением.

3. Определите коэффициент наплавки и к.п.д. сварки при автоматической сварке стали в СО₂ проволокой диаметром 2 мм, если величина тока составляет 400А, напряжение дуги – 35В, скорость сварки – 24 м/ч, площадь наплавки – 0,32 см², проплавления – 0,60 см². (Разделы 3.5 и 3.6, [13]).

Вариант 18

1. Опишите технологические разновидности дуговой сварки.

2. Укажите и охарактеризуйте способы расчетного и экспериментального определения площадей наплавки и проплавления при заданных режимах сварки.

3. Определите ширину участка полной закалки при сварке встык стали 20 толщиной 6 мм в углекислом газе на следующих режимах: диаметр

электрода – 1,4 мм, величина тока – 260А, напряжение дуги – 26В, скорость сварки – 15 м/ч. (Разделы 3.2 и 5.2, [13]).

Контрольная работа №2

Вариант 1

1. Опишите пути насыщения металла газами.

2. Укажите, в каких металлургических процессах при сварке сталей участвует двуокись кремния SiO₂?

3. Рассчитайте требуемое содержание углерода в электродной проволоке, чтобы при сварке в аргоне встык стали 08Х18Н10 толщиной 5 мм содержание углерода в металле шва не превышало 0,06%. Режим сварки: диаметр электрода – 1,6 мм; величина тока – 300А, напряжение – 24В, скорость сварки – 30 м/ч. Коэффициент наплавки – 16 г/А∙ч. Марку электродной проволоки выбрать по ГОСТ 2246. (Разделы 3.5 и 4.6, [13]).

Вариант 2

1. Опишите процессы в ЗТВ, ухудшающие свойства сварного соединения при сварке сталей плавлением.

2. Опишите меры борьбы с горячими трещинами, методы определения стойкости металла против образования горячих трещин.

3. Рассчитайте требуемое содержание кремния и марганца в электродной проволоке, чтобы при сварке в СО₂ встык стали марки Ст3кп толщиной 6 мм в металле шва было кремния 0,2%, марганца – 0,8%. Коэффициенты перехода из проволоки в шов составляют: марганца – 65%, кремния – 50%. Режим сварки: величина тока-250А, напряжение – 27В, скорость сварки – 20 м/ч. Коэффициент наплавки - 15 г/А∙ч. Марку электродной проволоки выбрать по ГОСТ 2246. (Разделы 3.5 и 4.6, [13]).

Вариант 3

1. Рассмотрите влияние кислорода на свойства сварных соединений.

2. Опишите меры борьбы с холодными трещинами, методы определения стойкости металла против образования холодных трещин.

3. Определите коэффициенты усвоения углерода, хрома, никеля при сварке в СО₂ стали 14Х17Н2 ГОСТ 5632 проволокой Св-08Х12Н2ГТ, если площадь наплавки составляет 0,3 см², а проплавления – 0,2 см². Содержание углерода в металле шва – 0,07%, хрома – 12,0%, никеля – 2,0%. (Разделы 3.5 и 4.6, [13]).

Вариант 4

1. Рассмотрите влияние азота на свойства сварных соединений.

2. Укажите технологические меры борьбы с пористостью металла шва.

3. Рассчитайте химсостав металла шва при сварке в аргоне проволокой Св-10Х11НВМФ ГОСТ 2246 стали марки 15Х12ВНМФ ГОСТ5632 толщиной 12 мм. Режим сварки: величина тока – 250А, напряжение – 26В, скорость сварки – 25 м/ч. Относительная глубина проплавления – 0,3; коэффициент наплавки – 14 г/А∙ч. (Разделы 3.5 и 4.6, [13]).

Вариант 5

1. Опишите пути окисления металла при сварке.

2. Укажите причины появления шлаковых включений в металле шва при его кристаллизации.

3. Определите коэффициент перехода марганца из проволоки Св-08Г2С в шов при сварке в СО₂ стали 10 ГОСТ 1050, если коэффициент усвоения марганца составляет 0,6; содержание марганца в металле шва 0,9%. (Раздел 4.6, [13]).

Вариант 6

1. Опишите влияние водорода на свойства сварных соединений.

2. Опишите причины появления горячих трещин при сварке.

3. Рассчитайте содержание кремния и марганца в металле шва при сварке электродом УОНИ-13/55 стали 15Г ГОСТ 4543, если покрытие содержит 5% ферромарганца (80-процентного), 5% ферросилиция (75-процентного). Относительная масса электродного покрытия – 30%, доля участия основного металла в металле шва – 25%, переход кремния из покрытия – 20%, переход марганца из покрытия – 50%, а из проволоки Св-08А – 65%. (Раздел 4.6, [13]).

Вариант 7

1. Укажите назначение, состав и характеристика шлаковой фазы при сварке.

2. Объясните причины образования пор в металле шва при его кристаллизации.

3. Рассчитайте содержание марганца в металле шва при ручной дуговой сварке электродом, содержащим 30% ферромарганца (75-процентного). Относительный вес покрытия – 30%, переход металла из покрытия -12%, из проволоки- 50%, доля участия основного металла в металле шва – 35%. Проволока Св-08А, основной металл – Ст3кп ГОСТ 380. (Раздел 4.6, [13]).

Вариант 8

1. Укажите способы раскисления металла при сварке.

2. Опишите причины появления холодных трещин в сварных соединениях.

3. Рассчитайте содержание углерода в металле шва при сварке в аргоне стали 08Х18Н12Т ГОСТ 5632 проволокой Св-06Х19Н9Т, если скорость сварки – 35 м/ч, ток – 300А, напряжение – 30В, коэффициент наплавки -19 г/А∙ч., сварка встык, толщина листа -10 мм. (Разделы 3.5 и 4.6, [13]).

Вариант 9

1. Рассмотрите рафинирование металла шва при сварке.

2. Обоснуйте необходимость применения низколегированной электродной проволоки при сварке в СО₂ малоуглеродистых сталей.

3. Рассчитайте ширину участков ЗТВ, склонных к ножевой и межкристаллической коррозии, если осуществляется сварка стали 08Х17Н13М2Т ГОСТ 5632 толщиной 10 мм встык с использованием погонной энергии порядка 6000 Дж/см. (Раздел 3.2, [13]).

Вариант 10

1. Рассмотрите сущность кремне- и марганцевовосстановительных процессов. Их достоинства, недостатки, области применения.

2. Опишите технологическую свариваемость металлов, методы ее определения.

3. По эквиваленту углерода определите температуру подогрева стали 36Х2Н2МФА  ГОСТ4543, чтобы избежать холодных трещин при сварке встык листа толщиной 8 мм. Определить насколько при этом уменьшится скорость охлаждения, если эффективная погонная энергия составляет 5000 Дж/см. (Разделы 3.8 и 5.2, [13]).

Вариант 11

1. Укажите, какие процессы надо рассматривать при анализе металлургической свариваемости металлов?

2. Рассмотрите назначение плавикового шпата СаF₂, вводимого в состав флюсов и электродных покрытий, его влияние на свойства дугового разряда.

3. Рассчитайте химсостав металла шва при сварке встык стали 08Х18Н12Б ГОСТ 5632 толщиной 4 мм электродом типа Э-08Х19Н10Г2Б ГОСТ 10052 диаметром 3 мм на номинальном токе. Скорость сварки – 12 м/ч, коэффициент наплавки – 9,5 г/А∙ч. (Разделы 3.5 и 4.6, [13]).

Вариант 12

1. Укажите, какие существуют при сварке методы защиты зоны плавления от воздуха

2. Рассмотрите, в каких металлургических процессах при сварке сталей участвует двуокись титана ТiО₂ и как она влияет на свойства дугового разряда.

3. Рассчитайте необходимое содержание кремния и марганца в сварочной проволоке при сварке в СО₂ стали 14ХГС ГОСТ 19281 встык толщиной 6 мм. Режим сварки: проволока диаметром 1,6 мм; величина тока – 300А; напряжение -28В; скорость сварки – 20 м/ч. Коэффициент наплавки - 14 г/А∙ч. В металле шва должно быть: кремния – 0,6 %; марганца – 1,0%. Коэффициенты перехода этих элементов из проволоки равны – 60% и 75% соответственно. По ГОСТ 2246 выбрать требуемую марку электродной проволоки. (Разделы 3.6 и 4.6, [13]).

Вариант 13

1. Укажите, каким образом удается получить качественное сварное соединение при сварке углеродистых сталей открытой дугой голой проволокой (СОДГП).

2. Опишите методы удаления окисной пленки при сварке алюминиевых сплавов плавящимся и неплавящимся электродом.

3. С помощью диаграммы Шеффлера определите требуемую долю участия основного металла в металле шва при сварке разнородных сталей: 20К ГОСТ 5520 со сталью 08Х13 ГОСТ 5632 проволокой Св-09Х16Н25М6АФ ГОСТ 2246, а также стали 20К со сталью 08Х18Н10Т ГОСТ 5632 проволокой Св-08Х25Н13БТЮ ГОСТ 2246. В первом случае  надо получить аустенитную структуру  металла шва, во втором – аустенитно-ферритную. (Раздел 3.4, [13]).

Вариант 14

1. Объясните, почему невозможно полное удаление оксидов и нитридов из металла шва при сварке сталей?

2. Дайте анализ технологической свариваемости стали 20ХМФЛ ГОСТ 977-88.

3. Определите по диаграмме Шеффлера структуру металла шва при сварке труб толщиной 6 мм из стали 12Х1МФ ГОСТ 20072 со сталью 12Х18Н10Т ГОСТ 5632 электродом типа Э-11Х15Н25М6АГ2 ГОСТ 10052 диаметром 3 мм на номинальном токе со скоростью 12 м/ч. Коэффициент наплавки – 9,5 г/А∙ч. (Раздел 3.4, [13]).

Вариант 15

1. Укажите, в чем проявляется отрицательное влияние серы на свойства сталей и других металлов.

2. Укажите, в каких металлургических процессах участвует окись кальция СаО,  входящая в состав флюсов и электродных покрытий, при сварке сталей. Какое влияние она оказывает на стабильность дугового разряда?

3. По диаграмме Шеффлера определите структуру металла шва при сварке труб толщиной 10 мм, одна из которых из стали 12Х1МФ ГОСТ 20072, другая из стали 13Х11Н2В2МФ ГОСТ5632. Сварка осуществляется электродом типа Э-10Х25Н13Г2 ГОСТ 10052 диаметром 3 мм на номинальном токе. Коэффициент наплавки-10 г/А∙ч, скорость сварки – 9 м/ч. (Раздел 3.4, [13]).

Вариант 16

1. Укажите, в каких металлургических процессах при сварке сталей участвует MnO.

2. Рассмотрите технологическую свариваемость стали 25ХГСА ГОСТ4543.

3. Определите по диаграмме Шеффлера структуру металла шва при сварке стали 25ХГСА со сталью 10Х14Г14НЗ ГОСТ5632 электродами типа Э-11 Х15Н25М6АГ2  ГОСТ 10052 диаметром 4,0мм на номинальном токе со скоростью 12 м/ч, коэффициент наплавки 11 г/А·ч, толщина металла – 4мм. (Раздел 3.4, [13]).

Вариант 17

1. Укажите, в каких металлургических процессах при сварке сталей участвует SiO₂. Как она влияет на физические свойства шлака?

2. Рассмотрите технологическую свариваемость стали 16Г2АФ ГОСТ 19281.

3. Рассчитайте, сколько 45%-ного ферросилиция надо внести в основное покрытие, чтобы при сварке стали ВСт3кп ГОСТ 380 получить в металле шва кремния 0,2%. Относительный вес электродного покрытия – 0,3; доля участия основного металла в металле шва - 0,2; коэффициент перехода кремния из покрытия – 0,35 из проволоки Св-08А ГОСТ 2246- 0,5. (Раздел 4.6, [13]).

Вариант 18

1. Укажите, какие функции выполняет углекислый кальций, входящий в состав электродных покрытий, шихты порошковой проволоки

2. Рассмотрите технологическую свариваемость стали 12Х18Н10Т  ГОСТ 5632.

3. Определите содержание кремния и марганца в металле шва при наплавке проволокой Св-10Г2 ГОСТ 2246 под керамическим флюсом, содержащим 2% ферросилиция (75%-ного). Относительный вес расплавленного флюса- 1,2; переход кремния из флюса – 40%, из проволоки – 60%; марганца из проволоки – 60%. Долей участия основного металла пренебречь. (Раздел 4.6, [13]).

5. ОСНОВНАЯ И ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА

Основная

1. Петров Г.Л., Тумарев А.С. Теория сварочных процессов: Учебник для ву  зов. Изд.2-е,М.:Высшая школа.1977.-392с.

2. Багрянский  К.В., Добротина З.А., Хренов К.К. Теория сварочных процессов. Учебник для вузов. Изд. 2-е.,Киев: Виша школа,1976.-424с.

Дополнительная

3. Сварка в машиностроении: Справочник в 4-х  т./Ред.кол. Николаев Г.А. (пред.) и др.-М.: Машиностроение,1978-т.2./Под. Ред. А.И. Акулова.1978.-462с.

4. ГОСТ 2601-84. Сварка металлов. Термины и определения основных понятий.

5. ГОСТ 19521-74. Сварка металлов. Классификация.

6. Теория сварочных процессов:/Учебник для вузов/Под ред. В.В. Фролова -М.: Высшая школа, 1988.-559с.

7. Рыкалин Н.Н. Расчеты тепловых процессов при сварке. М.: Машгиз, 1951.-296с.

8. ГОСТ 13585-68. Сталь. Метод для определения допускаемых режимов дуговой сварки и наплавки.

9. ГОСТ 23870-79. Свариваемость сталей. Метод оценки влияния сварки плавлением на основной металл.

10. ГОСТ 26389-84. Соединения сварные. Методы испытаний на сопротивляемость образованию горячих трещин при сварке плавлением.

11. ГОСТ 26388-84. Соединения сварные. Методы испытаний на сопротивляемость образованию холодных трещин при сварке плавлением.

12. Шоршоров М.Х., Чернышова Т.А., Красовский А.И. Испытания металлов на свариваемость. -М.: Металлургия, 1972.-240с.

13. Кошкарев Б.Т. Теория сварочных процессов: Учебное пособие. Невинномысск, 2003.-217с.