Выбор материала конструкции. Характеристика свариваемости материала.

Существует большое количество конструкционных титановых сплавов различного назначения. В качестве легирующих элементов используется: алюминий – представитель α-стабилизирующих элементов; железо, хром, марганец, молибден, ванадий, ниобий – β-стабилизирующие элементы. Используется также цирконий и олово, относящиеся к типу нейтральных упрочнителей.

В связи с определенным характером действия на титан различных легирующих элементов промышленные сплавы по типу структуры могут быть подразделены на три группы: титановые на основе α-структуры, сплавы на основе β-структуры и двухфазные α+β-титановые сплавы.

 Промышленные титановые сплавы с (α+β) -структурой подразделяют на три группы: псевдо α -сплавы с небольшим количеством β-фазы со свойствами, близкими к α -сплавам, типичные (α+β) -сплавы и псевдо β-сплавы. Псевдо β-сплавы представляют собой сплавы на основе β-структуры. В отожжённом состоянии их физико-механические свойства и технологические характеристики типичны для β-сплавов, однако β-фаза у этих сплавов термически нестабильна.

Среднепрочные титановые сплавы с пределом прочности 75-80 кгс/мм2 (ОТ4, АТ3) являются универсальным конструкционным материалом для сварных конструкций. [1]

 ОТ4 являются универсальным конструкционным материалом для сварных конструкций. Следовательно, целесообразно будет использовать ОТ4 для изготовления конструкции (сосуда высокого давления). Все данные и характеристики сплава представлены в таблицах 2,3.

Марка: ОТ4

Химический состав в % сплава ОТ4

Таблица 1

Свойства и полезная информация:

Твердость материала: HB 10 ^-1 = 207 - 285 Мпа

Свариваемость материала: Хорошая.

Физические свойства сплава ОТ4

Таблица 2

Механическая резка

Листовой прокат, из которого вырезаются заготовки имеет небольшую толщину – 6 мм. Применение термической резки может привести к короблению вырезанных деталей, а также к возможности структурных изменений в металле в связи с активностью титана при нагреве более 450 градусов. Поэтому для изготовления поясов обечайки используется механическая резка. Заготовки можно вырезать с помощью гильотинных или дисковых ножниц.

Гильотинные ножницы позволяют осуществлять резку деталей с прямолинейными кромками из листов толщиной до 20-25 мм, в некоторых случаях - до 40 мм. У таких ножниц ограниченная ширина ножа (до 3200 мм). Погрешность размера обычно составляет ±(2,0 – 3,0) мм при резке по разметке и ±(1,5 – 2,5) мм при резке по упору.

Дисковые ножницы позволяют осуществлять вырезку листовых деталей толщиной до 20…25 мм. Дисковые ножницы позволяют вырезать заготовки любой формы, поворачивая лист относительно инструмента. Это осуществляется за счёт того, что режущие кромки ножниц образованы пересечением конических поверхностей. Погрешность размера составляет ±(2,0 – 3,0) мм. Для получения листовой заготовки заданной ширины с параллельными кромками дисковые ножницы располагают попарно на заданном расстоянии друг от друга. Длина реза за одну настройку достигает 15 м.

При резке на ножницах металл у кромки реза подвергается значительной пластической деформации. Эта кромка в дальнейшем при изготовлении корпуса цистерны попадает в зону сварки и полностью переплавляется, дополнительной обработки не требуется.

Для вырезки заготовок обечаек рациональнее использовать дисковые ножницы. Так как при изменении величины конструкции не будет необходимости смены оборудования. Заготовки для штамповки также удобнее вырезать дисковыми ножницами, т. к. они имеют криволинейную конфигурацию реза. При резке заготовок обечаек дисковые ножницы можно выставить на необходимое расстояние друг от друга и получить необходимую ширину заготовок. На рисунке 3 представлена схема резки металла на разных ножницах.

Рисунок 3. Схема резки метала на ножницах различных типов: а) гильотинные ножницы; б) специальные ножницы; в) дисковые ножницы; г) попарные дисковые ножницы на заданном расстоянии друг от друга.