二、计算题1. 已知某种钢中,含w(c):0.15%、w(Mn):0.6%、w(Cr):1.2%、w(Mo):0.3%、w(V):0.3%,求该种钢的碳当量。
解:由国际焊接学会推荐的碳当量计算公式
得:
答:该种钢的碳当量为0.61%。
2. 已知某种钢中的化学成分为W(C):0.11%;W(Mn):2.06%;W(Si):0.24%;W(Mo):0.31%;W(V):0.76%;W(Ni):0.026%;W(S):0.030%;W(P):0.030%;试求其碳当量。
解:由国际焊接学会推荐的碳当量计算公式
得:
答:该种钢的碳当量为0.68%。
3. 斜Y形坡口焊接裂纹试验时,表面裂纹长度分别为16mm、12mm、25mm,已知试验焊缝长度为90mm,求焊缝的表面裂纹率。
解:由公式:
得:
答:表面裂纹率为58.59%。
4. 外径133mm、壁厚3mm的普通碳素结构钢管焊接接头做压扁试验时,两板间的距离应取多大?(单位伸长的变形系数e取0.08)
解:由公式
得:
答:两板间距离应取31.59mm。
5. 两块板厚分别为t
1=10mm和t
2=15mm,宽L为600mm的钢板对接在一起,两端受F=400kN的拉力,材料为Q235-A钢,焊缝的许用应力[σ]=142MPa,试校核其焊缝强度。
解:焊缝断面面积S=10×600=6000mm
2 焊缝横断面承受的应力为
σ<[σ]
答:该对接接头焊缝强度满足要求。
6. 两块钢板对接在一起,焊缝的长度(钢板宽度)L为30mm,两端受Q=29300N的切力,材料为Q235-A钢,[τ]=98MPa,试计算钢板的板厚为多少时才能满足强度要求。
解:由
得:
所以应取10mm
答:当钢板的板厚为10mm时能满足强度要求。
7. 已知某产品焊缝截面积2.4cm
2,焊缝全长60m,采用E5015/
4焊条焊接,问需要多少公斤焊条?(γ—熔敷金属密度为7.85kg/cm
3,损失系数K=0.4)
解:需要焊条重量
=188.4kg
答:需焊条188.4kg。
8. 通过人体的电流超过10mA时,就会有触电危险,已知某人最小电阻为1200Ω,试求此时安全工作的电压应是多少?
解:根据欧姆定律
可知:
U=IR=0.01×1200=12V
答:此时安全工作电压应为12V。
三、简答题1. 什么是碳当量?并写出国际焊接学会推荐的碳当量计算公式。
将钢中合金元素(包括碳)的含量按其作用换算成碳的相当含量,称为该种材料的碳当量。常以符号C
E表示。国际焊接学会推荐的碳当量计算公式为:
2. 简述碳当量与材料焊接性的关系及利用碳当量值评价钢材焊接性有何局限性?
焊接热影响区的淬硬性及冷裂倾向性与化学成分直接有关,所以可以用化学成分来估计冷裂敏感性的大小,在各种元素中,碳对淬硬及冷裂影响明显,将各种元素的作用按照相当若干含碳量的作用折合并叠加起来即为碳当量,碳当量愈高,钢材的淬硬性倾向愈大,冷裂敏感性也愈大,当碳当量为0.45%~0.55%时就容易产生冷裂纹。
碳当量值只能在一定范围内,对钢材概括地、相对地评价其焊接性,这是因为:
(1)碳当量公式是在某种试验情况下得到的,所以对钢材的适用范围有限。
(2)如果两种钢材的碳当量值相等,但是含碳量不等,含碳量较高的钢材在施焊过程中容易产生淬硬组织,其裂纹倾向显然比含碳量较低的钢材来得大,焊接性较差。因此,不能认为钢材的碳当量值相等时,焊接性就完全相同。
(3)碳当量计算值只表达了化学成分对焊接性的影响,没有考虑到冷却速度不同,可以得到不同的组织,冷却速度快时,容易产生淬硬组织,焊接性就会变差。
(4)影响焊缝金属组织从而影响焊接性的因素,除了化学成分和冷却速度外,还有焊接循环中的最高加热温度和在高温停留时间等参数,在碳当量值计算公式中均没有表示出来。
因此,碳当量值的计算公式只能在一定的钢种范围内,概括地、相对地评价钢材的焊接性,不能作为准确的评定指标。
3. 什么是焊接性,试述影响焊接性的因素?
焊接性是金属材料是否适应焊接加工而形成完整的,具有一定使用性能的焊接接头的特性。焊接性要求金属在进行焊接加工时不容易产生缺陷,焊接接头在一定使用条件下满足性能要求。
焊接性是金属材料对焊接的适应能力,影响焊接性的因素包括材料因素、工艺因素、结构因素和使用条件。
材料因素包括母材本身和使用的焊接材料,如焊条、焊丝、焊剂及保护气体等。工艺因素包括焊接方法和工艺;结构因素主要是指焊接结构形状、尺寸、厚度及坡口形貌和焊缝布置等;使用条件指工件的工作温度、负载条件和工作介质等。
4. 简述焊接性试验的内容和方法。
依据材料的性能和使用要求,评定焊接性试验方法有多种,主要包括以下几方面内容:
(1)检验焊缝金属抵抗产生热裂纹的能力;
(2)检验焊缝和热影响区金属抵抗产生冷裂纹的能力;
(3)检验焊接接头抵抗脆性转变的能力;
(4)检验焊接接头的使用性能。
5. 焊接接头力学性能试验方法主要有哪几种,与焊工技能有关的主要检测试验是什么?
焊接接头主要力学性能试验方法有:拉伸试验、弯曲试验、硬度试验、冲击试验、疲劳试验、压扁试验等。其中拉伸试验、冲击试验、硬度试验等主要取决于所用的焊接材料和焊接工艺参数,受焊工操作技能的影响有限。而焊工操作不当产生的咬边、熔合区不良、根部未焊透、偏析、层间夹渣等缺陷多影响弯曲角度值,因此,考核焊工的操作技能,主要的检测试验是弯曲试验。