СВАРОЧНЫЕ ДЕФОРМАЦИИ И НАПРЯЖЕНИЯ

Меры борьбы с деформациями и напряжениями, вызываемыми структурными превращениями

Как и в случае сварки малоуглеродистых сталей, при сварке легированных сталей необходимо принимать все ранее указанные меры для предотвращения сварочных деформаций и напряжений. Однако, кроме того, необходимо применять меры борьбы с по­следствиями структурных превращений. Эти меры, как и во всех других случаях, могут быть двоякие: меры, предотвращаю­щие появление закаленных зон при сварке, и меры, устраняю­щие образовавшиеся закаленные зоны.

Мерой,, предотвращающей появление закаленной зоны, является выбор надлежащего режима сварки. Как уже отмеча­лось выше (гл. X), в зависимости от марки стали ее структур­ные превращения характеризуются S-образной кривой, из кото­рой можно установить то время выдержки при определенной температуре или ту скорость остывания в определенном интер­вале температур, при которых может быть получена заданная структура стали. Зная скорость остывания, может быть подо­бран такой режим сварки (сила тока и скорость), при котором

220

будет иметь место необходимая структура. Учитывая, что s-об­разная кривая построена для изотермического превращения, не­обходимо ввести в нее соответствующие поправки или опреде­лить необходимую скорость остывания, пользуясь образцом Джо - мини.

• В настоящее время имеется ряд методов, разработанных раз­личными исследователями (Доан с сотрудниками [44], [45], Хесс с сотрудниками [46], [47] и др.), на которых останавливаться не приходится, тем более, что они освещены в нашей отечествен­ной периодической литературе [48]. Следует лишь отметить, что часто принимаемый в качестве критерия для оценки условий сварки расход энергии в джоулях на 1 пог. см шва не может служить достаточно надежным показателем для широкого ди­апазона изменений силы тока и скорости сварки, так как, в со­ответствии с отмеченным выше (§ 60), распределение темпера­тур при одном и том же рас­ходе энергии может колебаться в достаточно широких пределах в зависимости от силы тока и скорости сварки. Поэтому ука­занный выше прямой путь опре - ЬордиттГосно8 деления необходимого режима металла свапКИ для получения заданной

* * 9Пи ГГ * ЯЛІ/ҐГПІ/ІІ пт -

3онаі-*о*воліїна. ГТ' структуры является хотя и бо­лее трудоемким, но зато более надежным..

Во всех тех случаях, когда над­лежащим выбором режима сварки с использованием подогрева свариваемых деталей может быть осуществлено сварное соединение без закаленных зон, очевидно, каких-либо других мер борьбы с проявлениями процесса струк­турных превращений принимать не приходится. Необходимость в них возникает тогда, когда требуемый режим сварки оказы­вается неосуществимым, и появляются в районе шва закаленные зоны.

Одной из мер борьбы с вредным влиянием на прочность свар­ного соединения закаленных зон является надлежащий выбор метода выполнения сварного шва. Одним из таких методов является метод „отжигающего валика". Он основан на том пред­положении, что последовательно накладываемые валики шва от­пускают закаленную зону, созданную в основном металле преды­дущим валиком, тогда как зона, созданная последними валиками, остается не отпущенной и является опасной для прочности. Для того чтобы отпустить и эту зону по методу „отжигающего валика" предлагается накладывать последний валик на поверх­ность наплавленного металла шва так, чтобы он мог отпустить закаленную зону основного металла и не создать в основном ме­талле зоны повторной закалки (рис. 201, а).

Однако этот метод не дает каких-либо указаний о выборе ре­жимов сварки отдельных слоен, о соотношении их размеров и т. д. Таким образом, выполнимость сделанных вначале пред­положений ничем не обусловливается.

Несколько иначе решается задача в работе, проведенной в ЦНИИ Озолиным В. Ю. [4у] под руководством автора.

При несоблюдении специаль - них условий наложение последу - _УіЛ,2см/сЄ>

ющего слоя не обеспечивает отпуска всей закаленной первым слоем зоны (рис. 201,о) вследствие чего получаются череду­ющиеся закаленные и отпущенные слои.

Чтобы закаленных про­слоек не было, режим, кото­рым выполняется второй слой, должен обеспечивать прони­кание температур отпуска (600-Ї-7305 для рассмотрен­ной в работе стали) на всю глубину закалки от первого слоя. Для выбора режима сварки при наложении каждого последующего слоя необходимо, таким образом, знать глубины зоны закалки и зоны отпуска при раз­личных режимах сварки, что попутно определяет и размер ва­лика (площадь его поперечного сечения). На рис. 202 приведены (определенные Озолиным В. Ю. на основе расчетов по приведен­ным выше формулам Рыкалина Н. Н.) данные о глубинах рас­
пространения характерных температур и о соответствующих площадях сечения наплавляемого валика. Пользуясь такими дан­ными, нетрудно рассчитать те режимы, которыми должен вы­полняться каждый валик, и те его размеры и расположение, при которых будет обеспечен полный отпуск закаленных зон основного металла (рис. 203).

Однако, чтобы объемные изменения, сопутствующие образо­ванию мартенсита, не могли привести к появлению трещин до того, как он будет отпущен, необходимо, чтобы температура зоны закалки не снижалась до той, при которой можно ожидать 100-процентного мартенсита и при которой, следовательно, су­ществует наибольшая вероятность образования трещин. С этой целью, задаваясь температурой, ниже которой не должно про­исходить остывание, можно при заданном режиме сварки уста­новить ту максимальную длину участка шва, которая может быть выполнена до наложения второго слоя. Таким образом по­является необходимость в ступенчатом методе наложения отдель­ных слоев шва, все размеры которых могут быть определены расчетом (рис. 204).

Из приведенного видно, что надлежащим выбором режима сварки и расположением слоев можно всегда предотвратить вред­ные последствия структурных превращений, даже в глубокоза- каливающихся сталях.