ОСНОВЫ СВАРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Свариваемость

Под свариваемость понимают способность материалов образо­вывать сварное соединение. Многие сплавы (как черные, так и цвет­ные) обладают пониженной свариваемостью, которая проявляется в ухудшении механических свойств зоны термического влияния и обра­зовании сварочных дефектов (трещины, закалочные структуры, по­ристость и так далее). Физическая свариваемость определяется свой­ствами соединяемых металлов, что в свою очередь, определяет проте­кание соответствующих физико-химических процессов в зоне сварно­го шва. Отношение сплава к конкретному способу сварки называют технологической свариваемостью.

Все однородные металлы обладают физической свариваемо­стью. Различие в свойствах разнородных металлов приводит к тому, что не всегда возможно протекание необходимых для сварки физико­химических процессов. Поэтому разнородные металлы не всегда об­ладают физической свариваемостью.

Пористость сварного шва ведет к уменьшению его герметично­сти и ухудшению механических свойств соединения. Поры в шве об­разуются в результате насыщения расплава газами и выделения газо­вых пузырьков при кристаллизации шва. Практически все газы хоро­шо растворимы в жидкой фазе и плохо растворимы (или не раствори­мы) в твердой фазе. При кристаллизации сварного шва газы выделя­ются в виде пузырьков, частично не успевают выделиться в атмосфе­ру и остаются в металле в виде пор. Поры образуются вследствие: на­личия влаги в электродных покрытиях, флюсах, защитных газах (на­сыщение шва водородом); окислительных процессах в шве (насыще­ние шва оксидом углерода); нарушении защиты шва (насыщение шва азотом и оксидом углерода); большой скорости охлаждения шва при кристаллизации (пузырьки газов не успевают перейти в атмосферу).

Основным признаком, характеризующим свариваемость сталей, является, склонность к образованию трещин. В процессе кристаллиза­ции появляются горячие трещины. В послесварочный период появля­ются холодные трещины.

Горячие трещины (рис. 1.8, а) образуются во время кристалли­зации шва. В это время металл находится в двухфазном (твердожид­ком) состоянии. В этом состоянии металл имеет малую пластичность и прочность. При развитии внутренних сварочных деформаций рас­тяжения возможно разрушение металла по границам жидкой и твер­дой фаз. Обычно горячие трещины образуются вдоль оси сварочного шва, в зоне стыка столбчатых кристаллов. Склонность к горячим тре­щинам обладают сплавы с широким интервалом кристаллизации, а также сплавы с повышенным содержанием вредных примесей. Хо­лодные трещины (рис. 1.8, б) обычно возникают в зоне термического влияния после завершения кристаллизации. При наличии в сплаве фосфора возможно образование холодных трещин в период от двух до семи суток после сварки. Появление холодных трещин характерно для углеродистых и легированных сталей (если при сварке появляются за­калочные структуры, при усиленном росте зерен, при повышенном насыщении металла газами).

Потенциальную склонность низкоуглеродистых сталей к обра­зованию холодных трещин можно оценить по так называемому экви­валенту углерода (Сэкв):

C3Ke=Kc+KSi/24 + Кмп/6 + Kc/5 + KNi/10 + KMc/4 + Ky/14 + 5Kb, где: Kc, KSi, Кмп, Kcn K№, Kmc, Kv, Kb - процентное содержание соот­ветствующего элемента в стали. При Сэкв > 0,4%, сталь считается склонной к образованию холодных трещин.

По свариваемости (ГОСТ 29273-92), стали разделяют на четыре группы: хорошо свариваемые, удовлетворительно свариваемые, огра­ниченно свариваемые, плохо свариваемые.

Углерод в сталях может находиться в виде цементита (Fe3C), а в чугунах в виде цементита и в свободном состоянии (графит). В сталях количество цементита пропорционально количеству углерода. Цемен­тит повышает сопротивление движению дислокаций, уменьшает пла­стичность и вязкость сплавов. С увеличением содержания углерода возрастают твердость, пределы прочности и текучести; уменьшаются относительное удлинение, ударная вязкость и трещиностойкость. Вследствие этого углерод при содержании в стали до 0,25% не ухуд­шает свариваемости. При более высоком содержании свариваемость резко ухудшается, так как в зоне термического влияния образуются закалочные структуры, приводящие к трещинам. Применение средне - и высокоуглеродистых присадочных материалов приводит к пористо­сти шва.

Легирующие элементы по-разному влияют на свариваемость

стали.

Карбидообразующие элементы (элементы, обладающие химиче­ским сродством к углероду и образующим с ним карбиды) способст­вуют появлению закалочных структур и повышенному риску трещи- нообразования в сварном шве и в околошовной зоне. К карбидообра­зующим элементам относятся титан, марганец, хром, молибден, вана­дий, ниобий.

При содержании хрома до 2% образуется легированный цемен­тит (FeCr)3C. При содержании хрома в пределах 2... 10% образуется специальный карбид (CrFe)7C3. При повышении содержания хрома до

10. 12% образуются сложные карбиды(Сг, Fe)23C6. Эти карбиды ухудшают коррозионную стойкость стали, резко повышают твердость в зоне термического влияния, интенсифицируют образование туго­плавких окислов, затрудняющих процесс сварки.

Молибден и вольфрам образуют в сталях сложные карбиды: Fe3Mo3C(Fe2Mo2C) и Fe3W3C (Fe2W2C). Молибден измельчает зерно,

способствует образованию трещин в зоне термического влияния. При сварке, молибден активно окисляется и выгорает. Вольфрам способст­вует появлению закалочных структур и активно окисляется, чем пре­пятствует сварке.

Марганец повышает прочность стали, не снижая ее пластично­сти. Марганец при содержании в стали 1,8.. .2,5% способствует появ­лению закалочных структур, что повышает опасность появления хо­лодных трещин при сварке. При содержании в стали 11. 16%, мар­ганца, он интенсивно выгорает.

Титан и ниобий способствуют образованию горячих трещин.

Ванадий способствует появлению закалочных структур, чем за­трудняет сварку. Ванадий при сварке активно окисляется и выгорает.

Элементы, не образующие карбидов, находятся в стали в твер­дом растворе (в аустените или в феррите). Обычно эти элементы сни­жают устойчивость карбида железа (цементита), способствуя его рас­паду на феррит и свободный углерод (графит). Поэтому эти элементы называют графитизирующими. К графитизирующим элементам отно­сятся кремний и никель.

Кремний дегазирует сталь, повышает ее плотность и предел те­кучести. Кремний при содержании в стали от 0,02 до 0,3% не вызыва­ет ухудшения свариваемости. При содержании и в стали кремния от 0,8 до 1,5% условия сварки ухудшаются из-за высокой жидкотекуче - сти кремнистой стали и образования тугоплавких окислов кремния.

Никель увеличивает пластические и прочностные свойства ста­ли, измельчает зерна, не ухудшает свариваемость.

ОСНОВЫ СВАРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Газовая сварка алюминиевых сплавов

Г азовая сварка выполняется ацетиленокислородным, нормаль­ным пламенем с использованием флюса АФ-4А. Пламя должно быть «мягким» и не оказывать сильного давления на металл. Величину расхода газа устанавливают в зависимости от толщи­ны …

Особенности сварки и ремонта автомобильных деталей из алюминия и его сплавов

Наиболее высокое качество сварных соединений получают при аргонно-дуговой сварке с использованием неплавящегося вольфрамо­вого электрода марки ВА-1А. Диаметр электрода выбирают в зависи­мости от силы сварочного тока (для автомобильных деталей приме­няют электроды …

Газовая сварка чугуна

Газовая сварка чугуна является одним из старейших способов восстановления деталей (наращивание обломанных частей ушков, за - плавки изношенных отверстий в некорпусных деталях и пр.) При за- варке трещин газовую сварку …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.