ВВЕДЕНИЕ 6
1 ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЙ
1.1 Обзор литературы 8
1.2 Характеристика материалов 10
1.3 Выбор конструкции сварного соединения 12
1.4 Выбор сварочных материалов 16
2 РАСЧЁТ РЕЖИМОВ СВАРКИ
2.1 Выбор методики расчёта режимов TIG сварки 20
2.2 Пример расчёта режимов сварки листов 1-1 мм 29
2.3 Пример расчёта режимов сварки листов 6-8 мм 30
3 МОДЕЛИРОВАНИЕ TIG СВАРКИ В ПРОГРАММНОМ
КОМПЛЕКСЕ SYSWELD
3.1 Задание условий моделирования 33
3.2 Результаты моделирования TIG сварки 37
4 МОДЕЛИРОВАНИЕ СТАТИЧЕСКОГО РАСТЯЖЕНИЯ В
ПРОГРАММНОМ КОМПЛЕКСЕ ANSYS
4.1 Определение механических свойств металла шва 41
4.2 Результаты моделирования статического растяжения 47
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 55
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 56
ПРИЛОЖЕНИЕ А
В настоящее время в энергетическом оборудовании широко распространены сварные соединения из разнородных сталей и сплавов. Сварка разнородных материалов находит применение, когда возникает потребность в экономии дорогостоящих материалов. Из-за технологических особенностей таких изделий, получение сварных соединений становится затруднительными, что приводит к необходимости тщательного подбора сварочных материалов, выбора режимов сварки и анализа конструктивных элементов разделки кромок свариваемых деталей. Актуальность работы заключается в том, что в условиях увеличения объёмов импортозамещения и выпуска нового оборудования возникает потребность в освоении технологии сварки стыковых соединений схожих с типами С2 и С17 по ГОСТ 14771-76 [1] из разнородных материалов.
Целью исследования является освоение технологии сварки разнородных материалов из сплава Hastelloy C22 и стали 12Х18Н10Т с помощью сварки неплавящимся электродом в инертных газах (TIG - Tungsten Inert Gas).
Задачами исследования являются моделирование процесса сварки в программном комплексе SYSWELD и моделирование статического растяжения сварных соединений средствами программного комплекса ANSYS с описанием рекомендаций по выбору сварочного материала на основе полученных данных .
Научная новизна заключается в описании выбора методики TIG сварки для сварных соединений из разнородных материалов. Описан способ примерного определения химического состава сварочного шва и определения его механических свойств путём подбора аналогов по химическому составу. Произведено сравнение механических свойств сварных соединений, сваренных тремя различными сварочными материалами, путём моделирования статического растяжения в программном комплексе ANSYS.
Практической ценностью является выбор методики расчёта режимов TIG для разнородных материалов и методика выбора сварочной проволоки с целью обеспечения лучших результатов при испытании сваренных образцов на статическое растяжение.
В результате выполнения работы было реализовано следующие. В работе выбрана методика расчёта режимов TIG сварки. Для сварки листов толщиной 1-8 мм произведены расчёты сварочного тока, напряжения дуги, скорости сварки, погонной энергии, размеры швов, выбор диаметра присадочной проволоки, скорость её подачи, расчёт скорости охлаждения. Произведён анализ химического состава основных материалов, трёх типов сварочных проволок и сварных швов, полученных с помощью данных проволок. Произведён анализ структуры металла шва по диаграмме Шеффлера. Графическим способом, по соотношению площадей основных и сварочных материалов, а также по справочнику подобраны материалы наиболее близко соответствующие материалам в сварном шве по химическому составу. Используя механические свойства материалов аналогов, произведено моделирование испытания на статическое растяжение сварных соединений для различных толщин листов и типов соединений.
Структура и объём выпускной квалификационной работы. Пояснительная записка состоит из введения, четырёх разделов, заключения и списка литературы. Пояснительная записка изложена на 75 страницах, содержит 22 таблицы и 32 рисунка. Список литературы содержит 42 наименования.
С учётом производственной необходимости целью работы являлось освоение технологии сварки разнородных материалов из сплава Hastelloy C22 и стали 12Х18Н10Т с помощью способа сварки TIG. В работе произведён обзор источников литературы по исследуемой тематике. Представлена характеристика свариваемых материалов, выбрана конструкция сварных соединений, которая соответствует особенностям вновь разрабатываемого оборудования. По справочным данным произведён выбор трёх типов сварочных материалов и по диаграмме Шеффлера проанализирована структура металла шва. Рассмотрен выбор методики расчёта режимов TIG сварки и произведён расчёт режимов сварки для листов толщиной от 1 до 8 мм. В работе осуществлено моделирование TIG сварки в программном комплексе SYSWELD, результат моделирования сварки листов толщиной 1 мм достаточно хорошо соответствуют результату аналитического расчёта. Определён химический состав металла шва с помощью соотношения площадей расплавленных металлов. По химическому составу металла шва подобраны аналогичные материалы и по справочным данным этих материалов определены механические свойства металла шва. С использованием полученных механических свойств металла шва произведено моделирование статического растяжения сварных соединений в программном комплексе ANSYS. По результатам моделирования произведён выбор наиболее подходящего сварочного материала из трёх вариантов. Рекомендовано использовать в качестве сварочного материала проволоку OK Tigrod 308LSi.
