Keevitamise kodutöö (0)

Tallinna Tehnikaülikool
Keevitamine MTT0050 Kodutöö
Üliõpilane: Ove Hillep
Matriklinumber: 072974
Kuupäev: 5. juuni 2012 Õppejõud: Andres Laansoo 1. Terase MAG keevitus (pakett MSG CO)
Liite tüüp: FW Materjali paksus: 5 mm Terase mark: St5ps Õmbluse kõrgus: 4 mm
Kuna tegemist on nurkõmblusega, valime õhupiluks 0 mm. Traadi läbimõõduks võtame 1,2 mm.
Joonis 1.1 - keevitusprotsessi parameetrid
Programmi poolt arvutatud keevituse kõrguseks on 3,8 mm, traadi kulu 0,18 kg/m ning kaitsegaasi kulu on 14 l/min.
Joonis 1.2 - liite mehaanilised omadused
Jooniselt 1.2 näeme liite tugevust. Keevitustraadiks valisin SG1 Zeta 50, kuna see andis parima liite tugevuse juured kõrgeima vastupidavuse löökpaindele, mis küll jääb siiski napilt alla 27 J-i. Teisalt jällegi on täidetud termomõjutsooni katkevenivus - tervelt 20 % nõutud 14 % asemel.
Keevisliite ristlõige ning jahtumisaeg jäid märkimata tehniliste tõrgete tõttu. 2. Erinevatest terastest liide (Consel Elga )
Tuleb valida erinevatest terastest liite keevitusmaterjali valik Schaeffleri diagrammi abil. Antud programm võimaldab ainult keevismetalli segunemist põhimetalliga 30%. See tähendab, et keevismetalli siirdub 70% keemilistest elementidest elektroodist(lisamaterjalist) ning 15% ja 15% kahest erinevast põhimetallist.
1. põhimetall: 1C35 2. põhimetall: X2CrNiMo 17-12-2 Keevitusprotsess: GTAW
Joonis 2.1 - Schaeffleri diagramm
Diagrammi analüüs: Joonisel punkt 1 näitab põhimetalli punkti diagrammil ja punkt 2 näitab kõrglgeerterase punkti, punkt C vastab keevituse lisamaterjali punktile ja punkt W on keevismetalli punkt.
Iselomulikud alad diagrammil: Austeniit - kuumpragude tekkimise tõenäosus suur. Soovitav vältida puhast austeniiti, vaid eelistada strukturi 5-12% ferriiti, mis asetseb kolmnurgana diagrammi keskel.
Austeniit + ferriit struktuur võib tekkida temperatuuridel 470- 900 kraadi juures. Antud piirkonda tuleks vältida või keevitada nii, et see ala keevisliites oleks võimalikult kitsas.
Ferriit - tera kasv ja löögisitkuse halvenemine.
Martensiit - vesinik - ehk külmpragude tekkimise tõenäosus suureneb. Vähendada vesiniku sattumist õm- blusesse.
Soovitatav ala on ümbritsetud kontuuriga diagrammi keskel. Õmbluse ja kõrvalalal olev oksiidikihi all olev väikese Cr-sisaldusega õhukese metalli ala on kalduv punkt- korrosionile. Vajalik õmbluse ja lähiala järeltöötlus: eemaldada oksiidikiht kas roostevabast terasest harjade- ga, liivapritsi või klaashaaveltöötlusega ja seejärel töödelda 15-20% HNO3 pastaga või vannis, millele järgneb jääkide mahapesemine. Detailide pinnalt võib ka oksiidikihi eemaldada keemiliselt söövitamise teel 15-20% HNO3 + 1,5-3% HF lahuses, puhastada voolava vee all.
3. Keevitusprotseduuri spetsifikaat (pWPS) Keevitusprotseduuri spetsifikaadi tähis: TTÜ 001/12 Ettevalmistus- ja puhastusmeetod: käiamine WPAR nr: 001 Põhimaterjali tähistus: St5ps Tootja: MTÜ Uruk -Hai Materjali paksus: 5 + 5 mm Keevitusprotsess: 135 (MAG) Keevisõmbluse asend: PB Liite tüüp: FW Keevise ettevalmistuse visand Liite visand Keevituse järjestus
Keevisprotsessi üksikasjad Läbim Protsess Lisametalli Voolu- Pinge Voolu liik/ Traadi Keevitus- Soojus - mõõtmed tugevus V polaarsus etteandmis- kiirus sisestus mm A kiirus cm/min kJ/mm m/min 1 135 Ø 1,2 100 - 300 23,5 - 27,5 DC+ 6,3 15 - 99 1,5
Keevitusmaterjalide märgistus ja kaubanimi: Muu informatsioon: SG1 Zeta 50 Võngutamine: amplituud , sagedus, peatumisaeg: Pulskeevituse parameetrid: Eri kuumutamine või kuivatamine: Voolukontakti kaugus: Gaas räbusti: kaitsel : CO2 Põleti kaldenurk: Gaasikulu: kaitsel: 14,8 l/min (0,23 m3/kg) Salamatu elektroodi tüüp/mõõtmed: Juuretoe andmed: Eelkuumutustemperatuur: Läbimitevaheline temperatuur: Järeltermotöötlus: Jahutusaeg: t8/5 = 10 s
Koostaja: O. Hillep Atesteerija: A. Laansoo 5. juuni 2012 4. Keevituskulude määramine (pakett ESAB "Weldcost")
Joonis 4.1
Joonis 4.2 Programm "Weldcost" võimaldab hinnata keevituskulusid, nt. dollarites tunnis. Selleks sisestatakse tehnoloo- gilised parameetrid ning programm kuvab tulemused (joonis 4.1). Antud arvutuses arvestab programm nii kulutusi tööjõule, kaitsgaasile, elektroodidele ning ka pangaintressile. Andmed õmbluse ristlõike geomeetria kohta lisatakse hiljem ning programm arvutab keevituse kulud (joonis 4.2).
5. Ettekuumutustemperatuuri ja soojussisestuse määramine ( SSAB " Weldcalc ")
Arvutiprogrammi SSAB WeldCalc kasutamine teraste eelkuumutustemperatuuri ja tehnoloogia parameetrite hindamiseks etteantud piirangute raames (mehaanilised omadused, vesinikpraod). Eelkuumutusega välditakse termomõju tsooni (HAZ) kiiret jahtumist ja karastusstruktuuride teket. Teiselt poolt liiga kõrge eelkuumutustemperatuur, samuti läbimitevaheline temperatuur võivad viia jämedateralise struktuuri tekkimisele ja keevisõmbluse metallis soovitava nõelja ferriidi hulga vähendamisele, mis halv- endab oluliselt löögisitkust. Termomehaaniliselt töödeldud terastes viib liigne termomõju tsooni kuumutus noolutuseni ja mehaaniliste omaduste langusele. Eelkuumutuse temperatuuri all mõistetakse detailide temperatuuri enne keevitamise alustamist. Läbimiteva- helise temperatuuri all mõeldakse mitmekihilise õmbluse korral keevismetalli ja õmbluse lähiala temperatu- uri enne keevitamise alustamist.
Joonis 5.1 - temperatuuritolerantsid punane - termomõju tsooni väike löögisitkus või tugevus roheline - vesinikpragude oht sinine - ebapiisav läbikeevituse suurus, materjal ei ole terves paksuses läbi keevitatud ebapiisava keevitusenergia tõttu must - termomõju tsooni alanenud mehaanilised omadused noolutusefekti tõttu. Joonis 5.2 - süsinikekvivalent
Joonis 5.3 - soojussisestus
Joonisel 5.1 on ära toodud eelkuumutustemperatuurid. Ettekuumutusprotsessiga välditakse termomõju tsoo- ni kiiret jahtumist ja karastusstruktuuride teket. Termomehaaniliselt töödeldud terastes võib liigne kuumutus viia kõrgnoolutuseni, mis enamus tugevalt koormatud masinaosade ja tööriistade juures ei ole soovitatav.
Joonisel 5.2 on näidatud Weldox 900 süsinikekvivalent.
Joonis 5.3 toob ära soojussisestuse arvutuse tulemused.
Joonisel 5.4 on näha ettekuumutustemperatuurid ning vesinikusisaldus HD = 5 ml/ 100g . Joonis 5.4 - eelkuumutustemperatuurid
Joonis 5.5 - temomõjutsooni kõvadus Termomõju tsooni kõvadus on 480 HV (joonis 5.5) eeldusel, et ei teki martensiiti. Kõvadus väheneb jah- tumiskiiruse tõustes.
Järeldus: termomõju tsooni jahtumiskiirus, ettekuumutus, kõvadus ja materjal mõjutavad tugevalt keevis - liidese tugevust. 6. Keevituselektroodi valik
Kriteeriumid: Plaati keevitatakse ühelt poolt; Rm = 500 MPa; Re = 275; Amin= 19 %; KCV = 27 J; To = -20o C; Terase mark S275 J264.
Keevituselektroodiks valisin ELGA P 4130 elekroodi, mis sobib madallegeerterase keevitamiseks ning annab piisavalt tugeva õmbluse.
P 4130 Date: Revision : 2008-01-09 6 SMAW - (Stick) - MMA Low-alloyed
Description: Classification : P 4130 is a basic coated low hydrogen electrode for welding of high strength steel. AWS A5.5 ~E 10018-D2 The electrode is specially developed for welding of pipes and other equipment in base material AISI 4130 e.g high pressure mud piping for offshore work. The weld Approvals: metal retain high strength even after post- weld heat treatment. Applications: High preassure mud pipes. Note Welding positions: *Specified values in PWHT condition, welding procedure acc.
1234T6 to AWS. PWHT, 620°C, 1h Coating type: Basic ** Column Typical indicate As-welded condition Welding current : Core wire: AC/DC +(-), For root passes: DC - S 0.015% Hydrogen content / 100 g weld metal P 0.015% 5 ml N 0.008% Metal recovery: 120% Redrying temperature: 350 °C, 2h Chemical composition, wt.% C Si Mn P S Cr Ni Min 0,30 1,6 0,6 Typical 0,07 0,60 1,80 0,01 0,01 0,8 Max 0,15 0,8 2,0 0,03 0,03 0,1 0,9
Mo Cu V Nb Min 0,25 Typical 0,4 Max 0,5 0,2 0,05 0,05
Mechanical properties Specified Typical PWHT Typical Yield strength, Re: 600 MPa* 730 MPa** 640 MPa Tensile Strength, Rm: >690 MPa* 770 MPa** 730 MPa Elongation , A5 >16% 21%** 23% Impact energy, CV: -40°C · 35 J -20°C · 100 J** -40°C · 40 J -40°C · 75 J**
Product data Diam.mm Length mm Product code Current A Voltage V Kg weld No. of Kg weld Burn -off metal/kg electrodes/kg metal/hour arc time/electrode electrodes weld metal time (sec.) 2,5 350 71632500 50-95 23 0,69 72 0,7 60 3,2 450 71633200 100-150 23 0,71 28 1,4 82 4,0 450 71634000 140-200 23 0,71 20 1,8 95 5,0 450 71635000 200-270 24 0,70 13 2,6 101
1 kg keevismetalli saamiseks kulub 1,4 kg 3,2 mm elektroode (u 40 elektroodi). Elektroodi keevi - tusaeg on 82 sekundit.
Elga reserves the right to change specifications without prior notice.