1.2 Анализ технологичности конструкции хребтовой балки
Технологичность конструкции изделия – совокупность свойств конструкции изделия, определяющих ее приспособленность к достижению оптимальных затрат при производстве, техническом обслуживании и ремонте для заданных показателей качества, объема выпуска и условий выполнения работ (ГОСТ 14.205-83).
В этом разделе оцениваем возможность появлении дополнительных затрат, связанных с материалом или конструкцией изделия и оценка проводится в два этапа. Вначале проводится оценка технологических свойств материалов, из которых изготавливается сварная конструкция, а затем оценивается технологичность конструкции самого изделия.
1.2.1 Анализ технологических свойств стали 12г2фд
Сталь 12Г2ФД конструкционная низколегированная используется при изготовлении различных деталей и элементов сварных металлоконструкций, работающих при температуре от -70 до +425 °С под давлением, по способу раскисления является сталью спокойной плавки (сп).
Исходя из целей данной работы, необходимо провести оценку свариваемости данного материала.
Под свариваемостью понимают комплексную характеристику металлов и сплавов, отражающую их реакцию на процесс сварки и определяющую относительную техническую пригодность материалов для выполнения заданных сварных соединений, удовлетворяющим условиям их дальнейшей эксплуатации.
Наиболее значимой технологической проблемой для низколегированных сталей при сварке является возможное образование холодных трещин. Оценка склонности к образованию холодных трещин низколегированных сталей может быть выполнена с помощью углеродного эквивалента Сэ. В углеродном эквиваленте производится сопоставление влияния химического элемента на склонность к образованию холодных трещин.
Сэ= C+(Mn/6)+(Si/24)+(Cr/5)+(Ni/40)+(Cu/13)+(V/14)+(P/2), (1.1)
где С – углерод, Mn – марганец, Si – кремний, Cr – хром, Ni – никель, Cu – медь, V – ванадий, Р – фосфор.
С = 0,12%, Mn = 1,6%, Si = 0,27%, Cr = 0,3%, Ni = 0,3%, Cu = 0,3%, P = 0,035%;
Сэ= C+(Mn/6)+(Si/24)+(Cr/5)+(Ni/40)+(Cu/13)+(V/14)+(P/2) =
= 0,12+1,6/6+0,27/24+0,3/5+0,3/40+0,3/13+0,035/2 = 0,504%.
Сравниваем
полученное значение углеродного
эквивалента с допускаемым значением
для данного класса прочности 345, которое
составляет 0,49, чтобы определить требуется
ли осуществлять предварительный подогрев
конструкции перед сваркой. Полученное
значение углеродного эквивалента
превышает допустимое значение,
следовательно, перед сваркой стали
марки 12Г2ФД необходимо осуществлять
предварительный подогрев.
Температура предварительного подогрева конструкции, исходя из толщины свариваемого металла и величины максимального значения углеродного эквивалента (Cэ = 0,504 %) определяется по графику, изображённому на рисунке 1.1. Согласно данному графику, температура подогрева будет равна от 100 до 200 °С.
Рисунок 1.1 – Определение температуры предварительного подогрева
Поскольку на предприятии заказ стали производится согласно требованию пункта 2.2.3 (прокат с гарантией свариваемости) ГОСТ 5267.3-90, то у проката при изготовлении вагонный конструкций будет гарантированная свариваемость, что позволит вести сварку без предварительного подогрева и обеспечить получение сварных соединений требуемого качества.
Таким образом, определив значение углеродного эквивалента и учитывая условия поставки Z профиля можно сделать вывод, что предварительный подогрев и окончательная термообработка не требуется.