§ 4. Технологические свойства металлов
Технологические свойства тканей
Технологические и эксплуатационные свойства металлов.
При разработке и создании различных изделий машиностроения особое внимание уделяется технологичности их конструкции. Важная роль в обеспечении технологичности конструкций изделий принадлежит технологическим свойствам конструкционных материалов, основными из которых являются: В данной главе представлены качественные и количественные характери c тики технологических свойств материалов, методы испытаний и контроля для их определения, даны практические рекомендации по использованию различных методов технологической обработки материалов. Сущность свариваемости и ее разновидности. Свариваемость — это комплексная технологическая характеристика металлических материалов, зависящая от многих факторов. Основное общее определение свариваемости установлено ГОСТ — Несмотря на различное толкование свариваемости в научно-технической, учебной и справочной литературе [ 1, 3, 6, 9, 11, 12], за основу следует принять вышеуказанное определение свариваемости, которое соответствует международному стандарту ИСО — Исходя из этого определения следует, что свариваемость зависит от четырех переменных: В зависимости от комбинации этих переменных ГОСТ —92 предусматривает возможность частного определения свариваемости в каждом конкретном случае. Эксплуатационные показатели изделий со сварной конструкцией регламентируются требованиями нормативно-технической документации. Это может быть показатель или комплекс показателей в зависимости от назначения и условий эксплуатации изделий. Если эксплуатационные показатели изделий находятся в заданных техническими требованиями пределах, то конструкционный материал поддается сварке или обладает свариваемостью. Если не обеспечивается нижний предел технических требований хотя бы по одному эксплуатационному показателю, то материал не поддается сварке, не обладает свариваемостью. Следует отметить, что при таком комплексном подходе свариваемость одного и того же материала может быть оценена различно в зависимости от назначения изделия:. Учитывая, что стандартное определение свариваемости носит прикладной характер и отражает функциональное назначение изделий со сварной конструкцией в условиях эксплуатации, целесообразно ввести в употребление новый термин — функциональная свариваемость, по аналогии с функциональной взаимозаменяемостью. Как известно, функциональная взаимозаменяемость находит широкое применение в машиностроении и предусматривает взаимозаменяемость изделий с сохранением их заданных эксплуатационных показателей в необходимых пределах и в течение заданного времени [ 4]. Определение функциональной свариваемости практически полностью совпадает по сути с определением свариваемости по ГОСТ —92 — функциональная свариваемость — свойство металлов и сплавов образовывать при соответствующей технологии сварки соединения с металлической целостностью, отвечающие требованиям нормативно-технической документации на эксплуатационные показатели конкретного изделия со сварной конструкцией. Под конкретным изделием следует понимать изделие с заданными эксплуатационными показателями, функциональным назначением, типом конструкции, условиями эксплуатации. Металлическая целостность сварных соединений предусматривает отсутствие в них горячих и холодных трещин, пор и других дефектов сварки, нарушающих эту целостность. В современной сварочной терминологии различают физическую свариваемость и технологическую свариваемость. Физическая свариваемость определяется физико-химическими свойствами соединяемых металлов и характеризует принципиальную возможность получения сварных соединений, в основном, из разнородных металлов [ 8]. Физическая свариваемость является необходимым условием существования функциональной свариваемости. С физико-химической точки зрения, наилучшей свариваемостью обладают чистые металлы и сплавы, компоненты которых обладают неограниченной взаимной растворимостью, как в жидком, так и в твердом состоянии, то есть образующих непрерывный ряд жидких и твердых растворов. Практически не поддаются сварке плавлением металлы и сплавы, которые не могут взаимно растворяться в жидком состоянии, например, железо и магний, свинец и медь, железо и свинец и др. При расплавлении таких пар металлов образуются несмешивающиеся слои, которые при последующем охлаждении кристаллизуются самостоятельно, а после затвердевания могут быть сравнительно легко отделены друг от друга. Характер взаимодействия компонентов в твердом и жидком состояниях определяют обычно по равновесным диаграммам состояния. Однако, надо иметь в виду, что построение равновесных диаграмм состояния предусматривает чрезвычайно замедленные нагрев и охлаждение, протекающие иногда в течение сотни часов. Действительные условия процесса сварки существенно отличаются от равновесных, поэтому определение свариваемости по диаграммам состояния отражает лишь принципиальную возможность получения сварного соединения. На основании анализа более бинарных диаграмм состояния для 23 широко известных конструкционных металлов в работе [ 8] составлен прогноз физической свариваемости различных металлов между собой рис. Этот прогноз может быть использован для выбора пар металлов, обладающих физической свариваемостью, а также для выбора легирующих элементов для сплавов. Физическую свариваемость разнородных металлов можно также прогнозировать по значениям их атомных радиусов и электроотрицательности. Взаимная растворимость элементов определяется подобием кристаллических решеток растворителя и растворяемого компонента, разницей в атомных радиусах компонентов и значениях электроотрицательности. На этих диаграммах строят два вспомогательных эллипса: В пределах малого эллипса находятся металлы, образующие неограниченные твердые растворы с данным металлом-растворителем. Между малым и большим эллипсами располагаются металлы с ограниченной растворимостью в металле-матрице. За пределами большого эллипса валентный и размерный факторы неблагоприятны для образования твердых растворов, т. Прогноз возможности сварки разнородных металлов по диаграммам состояния: X — свариваемые пары, образующие интерметаллические соединения; S — хорошо свариваемые пары, образующие твердые растворы; C — поддающиеся сварке пары, отличающиеся образованием сложной микроструктуры; D — данных недостаточно, для сварки необходимы особые меры; N — сведения отсутствуют. Исключение из описанной полуэмпирической теории растворимости составляют системы тугоплавких металлов: Физическая свариваемость является необходимым, но недостаточным условием существования функциональной свариваемости. Например, в период промышленного внедрения титановых сплавов, обладающих физической свариваемостью между собой, возникли проблемы технологического обеспечения функциональной свариваемости, связанные с образованием при сварке в поверхностных слоях газонасыщенного альфированного слоя. Достаточным условием для обеспечения функциональной свариваемости является технологическая свариваемость. Технологическая свариваемость — это комплексная характеристика металлов и сплавов, отражающая их реакцию на процесс сварки и определяющая относительную техническую пригодность материалов для выполнения заданных сварных соединений, удовлетворяющих условиям их последующей эксплуатации [6, 10]. Понятие технологической свариваемости часто используют на практике при сравнительной оценке существующих и разработке новых материалов без их прямой привязки к конкретному виду сварных изделий. Чем больше применимых к данному металлу видов сварки и шире для каждого вида сварки пределы оптимальных режимов, обеспечивающих возможность получения сварных соединений требуемого качества, тем лучше его технологическая свариваемость. Влияние атомного радиуса и электроотрицательности на растворимость различных легирующих элементов в твердом состоянии в железе а и в ниобии б. Как правило, известная технологическая свариваемость различных материалов является банком данных для функциональной свариваемости. На основании анализа технологической свариваемости выбранного конструкционного материала выбирают необходимые данные для обеспечения функциональной свариваемости: Технологическая свариваемость зависит от различных взаимосвязанных факторов. Их можно разбить на три группы: Фактор материала является важнейшим среди этих групп. На технологическую свариваемость существенное влияние оказывают следующие свойства основного металла:. Конструктивный фактор обусловлен типом сварной конструкции. Тип конструкции определяет форму и взаимное расположение свариваемых элементов, их массу и толщину, тип сварного соединения, форму подготовки кромок под сварку, последовательность выполнения сварных соединений, жесткость сварной конструкции, напряженное состояние элементов этой конструкции перед монтажом, пространственное положение сварки и др. Технологический фактор определяет свариваемость металлов в зависимости от вида и режима сварки, состава используемых электродов, сварочной проволоки, флюса, защитных газов, температуры окружающей среды, характера подготовки деталей под сварку и др. По сравнению с другими технологическими процессами получения изделий сварочный процесс имеет специфические особенности, которые оказывают более сильное влияние на свойства обрабатываемого материала. К ним относятся особенности термического воздействия, протекания металлургических процессов и механического воздействия. Металлургические процессы, протекающие в сварочной ванне, также имеют свои особенности:. Рассмотренный комплекс факторов, влияющих на свариваемость, обуславливает нежелательные последствия:. Для сведения к минимуму неблагоприятных изменений свойств сварных соединений и устранения в них дефектов проводят специальные технологические мероприятия:. В сварочной практике традиционно принято различать несколько качественных степеней технологической свариваемости: Первоначально такое деление технологической свариваемости относилось к сталям, а в дальнейшем распространилось на другие металлы и сплавы [17]. В основе классификации сталей по технологической свариваемости обычно лежит эквивалент углерода, от значения которого устанавливают ту или иную степень свариваемости с необходимыми технологическими мероприятиями по ее обеспечению. Такая классификация сталей, применяемых в объектах котлонадзора, приведена в табл. Значение эквивалента углерода С Э определялось по формуле:. При расчете эквивалента углерода массовые доли химических элементов выражают в процентах. Стандартная классификация материалов по технологической свариваемости отсутствует, поэтому в некоторых случаях эту классификацию проводят на различное число степеней свариваемости рис. При различных видах сварки степень технологической свариваемости может определяться специфическими особенностями, присущими данному виду сварки. Например, при ультразвуковой сварке металлов с кубической гранецентрированной, кубической объемноцентрированной и гексагональной решетками свариваемость ухудшается в пропорции Это обусловлено тем, что металлы с разной кристаллической структурой обладают неодинаковой способностью проводить ультразвуковые колебания. Мерой количественной оценки свариваемости металлов и сплавов служат числовые значения показателей свариваемости, каждый из которых представляет выраженный в абсолютных или относительных величинах результат сравнения полученного при испытании или расчете значения с нормативным значением определяемого свойства сварного соединения. Число показателей свариваемости может быть различно в зависимости от совокупности характеристик и свойств, определяющих работоспособность сварных соединений. Практически пользуются набором основных показателей, типовых для каждого вида материалов и условий эксплуатации изготовленных из них сварных конструкций. I группа Свариваются любыми видами сварки без применения особых приемов подогрева, термической обработки, образуя соединения высокого качества 15ГС, 17ГС,. Перед сваркой стали подвергают термической обработке. IV группа При сварке высокая склонность к появлению трещин в металле шва и околошовной зоне, несмотря на применение специальных технологических мер: Качество сварных соединений пониженное. При сопоставлении материалов и технологий показатели свариваемости используют в качестве критериев сравнения. Выбор основных показателей для функциональной свариваемости производят в каждом конкретном случае с учетом того, какие свойства и характеристики могут быть связаны с наиболее вероятными отказами сварных соединений данного изделия при эксплуатации. Методы испытаний и контроля сварных соединений и сварной конструкции, а также их объем определяются назначением изделия и типом конструкции. Материалы для обеспечения свариваемости. В различных областях промышленности при изготовлении сварных конструкций ведущее место занимает сварка плавлением, обеспечивающая их высокое качество и технологичность. При сварке плавлением для обеспечения необходимых регламентируемых характеристик сварного соединения широкое применение находят расходуемые сварочные материалы: Покрытые металлические электроды для сварки и наплавки являются важнейшим и наиболее используемым видом сварочных материалов. Несмотря на интенсивное развитие механизированных и автоматических видов сварки, преобладающим способом изготовления сварных конструкций, как в нашей стране, так и за рубежом является дуговая сварка покрытыми металлическими электродами. Электроды каждой марки обладают комплексом свойств, знание которых позволяет специалистам наиболее рационально и квалифицированно производить выбор определенной марки электрода применительно к конкретному изделию при его проектировании, изготовлении и ремонте. Правильный выбор электродов фактически гарантирует необходимую технологическую и функциональную свариваемость конструкционных материалов. В многочисленных справочниках по сварке имеющиеся разделы по электродам содержат разрозненные сведения по ограниченному кругу электродов, которые не могут быть использованы для широкого сопоставления и анализа при выборе марок электродов для сварки применяемых в промышленности сталей различного назначения с исключительно большой номенклатурой их марок. Полные сводные данные по маркам электродов приводятся в каталогах, выпускаемых отраслевыми министерствами и заводами-изготовителями. Однако в этих каталогах находят отражение сведения также только по узкому кругу электродов, рекомендуемых в данной отрасли промышленности или изготовляемых заводами. Единый каталог марок электродов для сварки сталей не разработан, потому предварительный анализ и выбор марок электродов по различным каталогам требует большой затраты времени. Впервые комплексные сведения по широкому кругу электродов для сварки различных сталей собраны и представлены в удобной для использования форме в работе [6]. Однако в этой работе отсутствуют полные условные обозначения электродов, а индексы приводимых неполных обозначений, характеризующие свойства электродов, в ряде случаев не соответствуют аналогичным индексам, указанным в каталогах. Учитывая тесную взаимосвязь между полным условным обозначением электродов и выбором марок электродов для обеспечения свариваемости, на основании данных каталогов [5, 19 - 23, 25, 32] были скорректированы их индексы и составлены полные условные обозначения электродов для сварки сталей по отечественным стандартам. Следует отметить, что расшифровка и составление полного условного обозначения электродов представляет определенные трудности, так как необходимые для этой цели сведения располагаются в различных стандартах, подвергаемых постоянным редакционным изменениям. Развивающееся с каждым годом международное экономическое сотрудничество приводит к постепенному внедрению зарубежных покрытых металлических электродов в сварочное производство и экспорту отечественных электродов. Применение некоторых зарубежных электродов для сварки изделий уже регламентируют отраслевыми руководящими документами [26, 27]. В связи с этим приобретает практическую значимость не только расшифровка условного обозначения зарубежных электродов по национальным стандартам, но и составление условного обозначения отечественных электродов по международным стандартам. К этому обязывает и будущее вступление России во Всемирную торговую организацию, требующую международного обозначения экспортируемой продукции. С учетом вышеизложенного подробно рассмотрены условные обозначения покрытых металлических электродов по отечественным, международным и зарубежным стандартам и приведены примеры по расшифровке и составлению обозначений по этим стандартам. Для удобства выбора электродов по конкретному назначению составлены и отобраны сводные таблицы с характеристиками различных групп покрытых металлических стандартных и нестандартных электродов. Покрытые металлические электроды для ручной дуговой сварки сталей. Классификация и условное обозначение электродов по отечественным стандартам. В основе классификации покрытых электродов для сварки сталей лежат признаки, которые находят отражение в их условном обозначении в виде буквенно-цифровой индексации. Условное обозначение электродов несет всестороннюю информацию о назначении и технологических свойствах электродов, о регламентируемых характеристиках металла шва и наплавленного металла РХМ по прочности, пластичности, хладостойкости, жаропрочности, жаростойкости и стойкости к межкристаллитной коррозии. Умелое использование этой информации помогает производить правильный выбор электродов для сварки различных сталей. Структура условного обозначения покрытых металлических электродов для ручной дуговой сварки сталей установлена ГОСТ —75 и представляет собой дробь, в числителе и знаменателе, которой в закодированном виде указывают различные характеристики электродов рис. Эти характеристики кодируют цифровыми, буквенными или буквенно-цифровыми индексами. Кроме того, на уровне черты за дробью указывают ГОСТ —75 и обозначение стандарта на соответствующий тип электрода. В зависимости от назначения различают следующие группы электродов, которые кодируют буквами:. Для каждой группы установлены свои типы электродов: Типы электродов для ручной дуговой сварки сталей, их обозначение и расшифровка буквенно-цифровых индексов представлены в табл. Технологическая свариваемость материалов ультразвуковой сваркой: X — свариваются хорошо. Структура условного обозначения электродов по ГОСТ — РХМ — регламентируемые характеристики наплавленного металла и металла шва; U хх — номинальное напряжение холостого хода источника питания сварочной дуги переменного тока частотой 50 Гц. Паяемость — это свойство материала образовывать паяное соединение при заданном режиме пайки ГОСТ — Под режимом пайки понимают совокупность параметров и условий, при которых осуществляют пайку. К этой совокупности относят температуру пайки, время выдержки при этой температуре, скорость нагрева и охлаждения, способ пайки, припой, флюс газовую среду , давление на соединяемые заготовки и др. Тогда при заданном режиме пайки паяемость — это свойство материала образовывать паяное соединение с требуемой прочностью, пластичностью, герметичностью, электропроводностью, коррозионной стойкостью и т. На паяемость оказывает влияние совокупность факторов, которые условно подразделяют на три группы: К первой группе факторов относят физико-химические свойства паяемого металла и припоя, определяющие характер их взаимодействия, воздействие флюсующих сред на припой и паяемый металл, условия и характер кристаллизации при пайке. Характер взаимодействия твердого и жидкого металлов зависит от электронного строения их атомов, соотношения атомных радиусов, положения элементов в ряду электроотрицательности, валентности и потенциалов ионизации атомов. Группу технологических факторов составляют подготовка поверхности и сборка изделий перед пайкой, способ удаления окисной пленки, режим пайки, обработка паяных соединений и др. К конструктивным факторам относят тип паяного соединения, геометрические параметры и расположение паяных соединений в изделии. Среди перечисленных факторов наибольшее влияние на паяемость оказывают свойства паяемого металла и припоя. Материалы для обеспечения паяемости. Паяемость материалов существенно зависит от используемого припоя, к которому предъявляют следующие требования:. Помимо общих требований, к припоям в зависимости от их использования предъявляют ряд специфических требований, например, по электропроводности, теплопроводности, коррозионной стойкости в специальных средах, деформации в горячем и холодном состояниях и др. Особолегкоплавкие и легкоплавкие припои относят к припоям для низкотемпературной мягкой пайки, а среднеплавкие, высокоплавкие и тугоплавкие — к припоям для высокотемпературной твердой пайки ГОСТ — Припои для низкотемпературной пайки изготовляют на основе олова, свинца, висмута, цинка, кадмия и индия. Припои для высокотемпературной пайки содержат медь, серебро, никель, кобальт, железо, алюминий и др. Вышеуказанный ГОСТ —90, который соответствует международному стандарту ISO , устанавливает новое обозначение припоев. Условное обозначение состоит из трех частей. Первая часть содержит букву В Brasing , означающую припой. Вторая часть содержит группу символов — химических элементов припоя. Первым в группе символов указывают основной элемент припоя, определяющий его основные свойства. Затем указывают численное значение его массовой доли в процентах. Остальные химические символы указывают в порядке убывания массовой доли элементов. В случае, если в припое два или более элементов имеют одну и ту же массовую долю, их указывают в порядке понижения атомного номера. В обозначении указывают не более шести химических элементов. Третья часть содержит значение температуры начала и конца плавления. Для эвтектических сплавов указывают только температуру плавления. B Ag72 Cu B Sn25 Pb — В настоящее время переход на новое обозначение припоев не завершен как в нашей стране, так и за рубежом, и пока используют обозначение припоев по ранее разработанным стандартам на отдельные группы припоев ПОС 90, ПОССу ,5, ПОСу , ПСр 72, ПСр МО , ПСр 50 Кд, ПМЦ 36, ПМЦ 54 и др. По существующим стандартам обозначение припоя начинается с буквы П припой , затем указывают химический символ основного элемента припоя. Дальнейшее обозначение припоя отличается для различных групп припоев. Для оловянно-свинцовых припоев проставляют все символы элементов, а массовые доли этих элементов в процентах указывают только для олова и сурьмы. Для медно-цинковых припоев ГОСТ —78 после символов элементов указывают содержание только основного элемента. Для серебряных припоев существуют различные варианты обозначений ГОСТ — После буквы П указывают только основной элемент и его процентное содержание ПСр 72, ПСр 40, ПСр 1. По данному условному обозначению серебряных припоев трудно судить об их составе. После буквы П указывают элементы, входящие в состав припоя, а затем их процентное содержание. Этот вариант обозначения припоев — самый информативный. После буквы П указывают основной элемент, его процентное содержание, а затем — только буквенный символ еще одного элемента, оказывающего существенное влияние на свойства припоя. Кадмий в серебряных припоях сильно снижает их температуру плавления, одновременно увеличивая жидкотекучесть. Для данного припоя символы меди и цинка, их процентное содержание, как и кадмия, не указывают в обозначении припоя. Обозначение припоев по ранее разработанным стандартам не предусматривает указания температур начала и конца плавления. Марки оловянно-свинцовых и серебряных припоев, их химический состав и назначение приведены в табл. Для обеспечения паяемости применяют различные флюсы, основное назначение которых — удаление окислов с поверхности паяемого материала и припоя и предотвращение их образования. Свойства флюсов должны отвечать следующим требованиям:. Составы наиболее распространенных флюсов для пайки черных и цветных металлов приведены в табл. Для оценки паяемости используют различные методы испытаний и контроля:. Смачивание материалов припоями определяют по следующим характеристикам ГОСТ — При определении смачивания по краевому углу и площади растекания для испытаний применяют пластины размерами 40Ч40 мм или диски диаметром 40 мм из паяемого материала с толщиной от 0,5 до 3,0 мм, припой в форме цилиндра или куба с дозированным объемом 64 мм 3 и флюс объем — не более мм 3. При использовании припоев, содержащих драгоценные или редкие металлы Ag, Au, Pt, Pd и др. Подготовку поверхности образцов и припоя производят в соответствии с технологическим процессом изготовления паяной конструкции. Припой размещают в центре горизонтально расположенной пластины диска , затем образец нагревают. Краевой угол смачивания фиксируют при достижении припоем следующих значений температуры:. Допускается измерение краевого угла смачивания после охлаждения образца. Для определения краевого угла смачивания применяют фото- и киноаппаратуру. Краевой угол смачивания — это двугранный угол между плоскостью, касательной к поверхности припоя у границы смачивания, и смоченной припоем плоской поверхностью паяемого материала ГОСТ — Угол смачивания для данной капли определяют как среднее арифметическое этих значений. Число образцов для испытаний должно быть не менее трех для каждого сочетания материалов, припоя, флюса и режима пайки. Площадь растекания припоя находят после охлаждения образца как среднее арифметическое из трех полученных результатов испытаний. Ст2, Ст3, 08, 10, 20, 09Г2С, 16К, 10Г2С,15К. Свариваются любыми видами сварки без применения особых приемов подогрева, термической обработки, образуя соединения высокого качества. Склонны к образованию трещин при сварке без подогрева. При сварке высокая склонность к появлению трещин в металле шва и околошовной зоне, несмотря на применение специальных технологических мер: T а - сплавы.
Поздравление с новым годом с переодеванием
План счетов в медицинских учреждениях
Чертежи гриндера от рамира
Карты для кс 2 2
Партнеры карты халва в бийске
Схема рации на 27 мгц