книга1 с (Часть полезной книги), страница 11

положительными вследствие сложных процессов нагрева и охлаж­дения соседних участков. Значения зависят также от формы сва­риваемых деталей и их закрепления. Например,'при приближении шва к краю пластины (рис. 10.1, а) происходит расширение металла в направлении сварки и резкое увеличение размера в зоне кристаллизующегося металла ванны при развороте кромок. Узкие пластины (рис. 10.1, б) при сварке сильно изгибаются от неравно­мерного нагрева и создают удлинение металла в районе участка рядом со сварочной ванной; одновременно по той же причине про-

245

исходит увеличение размера Механические испытания металлов при высоких температурах показывают, что пластичность металла б В некотором интервале между температурами солидуса Т и ликви­дуса Т очень мала (рис. 10.2). Этот интервал получил название температурного интервала хрупкости (ТИХ). Наличие ТИХ, в котором минимальная пластичность может

снижаться до 0,1—0,5 . является одной из основных причин образования горячих трещин. За период пребывания металла в этом интервале могут накопиться такие деформации удлинения, которые превзойдут уровень пластичности в ТИХ. Возможность образования горячих трещин тем больше, чем меньше пластичность металла в ТИХ, чем шире ТИХ и чем больше темп собствен­ных деформаций удлинения е при сварке. Под темпом понимают

Рис. 10.2. Зависимость плас­тичности металла 6 от темпера­туры Т

Рис. 10.1. Примеры образования значи­тельных деформаций удлинения кристал­лизующегося металла в~ процессе сварки

Рис. 10.1. . Примеры образования значи- Рис. 10.2. Зависимость, плас-

тельных деформаций удлинения кристал- точности металла 6 от теМпера-

лизующегося металла в" процессе сварки туры Т

скорость изменения деформации по температуре У неко-

торых сплавов могут быть два и даже три температурных интервала хрупкости. При этом второй и третий интервалы проявляются при температурах ниже Т_с

Горячие трещины возникают как в швах, так и вблизи линии сплавления в околошовной зоне. Они могут располагаться как вдоль, так и поперек шва.

Образование трещин зависит главным образом от состава метал­ла шва и основного металла, формы и размеров свариваемого узла конструкции, режимов и условий сварки. Существуют разнообраз­ные методы и приемы определения сопротивляемости сварных со­единений образованию горячих трещин. В начале развития иссле­дований технологической прочности пригодность металлов и при­нятой технологии для производства сварных конструкций опреде­ляли путем пробы — сварки специально подобранного образца или серии образцов. В разных странах разработано много разнообразных сварочных технологических проб. Они отличаются между собой фор­мой образца и условиями сварки. В каждой из проб принят опреде­ленной формы образец, который должен обеспечивать по возмож* ности больший уровень е по формуле (10.1), чтобы заведомо созда*-вать больший темп собственных деформаций в шве в период кри-

сталлизации металла. На-шример, на рис. 10.3, а, б показаны об­разцы некоторых проб, в которых трещины возникают вследствие повышенной деформации изгиба образцов при их проплавлении (рис. 10.3, а) или сварке (рис. 10.3, б). Если сваривается металл, хорошо сопротивляющийся образованию горячих трещин, и при­меняются достаточно высококачественные сварочные материалы, то горячие трещины в образцах проб могут и не образовываться. В этом случае остается открытым вопрос о фактической сопротив­ляемости металла образованию горячих трещин. Для интенсифика­ции процесса образования деформаций с целью получения горячих

Рис. 10.3. Образцы для испытаний на технологическую прочность

трещин в лабораторных условиях образцы в процессе сварки могут дополнительно деформироваться испытательной машиной, которая создает за определенный промежуток времени в дополнение к де­формациям машинную деформацию На рис. 10.3, в, г показаны примеры образцов, которые дополнительно нагружаются машиной во время сварки. На рис. в образцы непосредственно в процессе укладки валика закручивают в направлении а на рис. 10.3, г растягивают с заданной скоростью деформации, при этом сопротивляемость швов образованию горячих трещин оцени­вают длиной трещины

Один из простейших способов оценки качества металла по его сопротивляемости образованию горячих трещин состоит в том.что сваривают узел конструкции, наиболее подверженный образованию трещин, и определяют наличие в нем трещин. При сравнении двух металлов или вариантов технологии таким методом невозможно судить, какой из них лучше, если трещин нет вовсе. В этом — один из основных недостатков такого подхода. В ряде проб оценку ведут по длине образующейся в образце трещины. Чем длиннее трещина, тем хуже металл.

246

247

В качестве признака оценки используют также минимальный или максимальный размер образца, при котором появляются горячие трещины. Например, проваривают пластины разной ширины или с различной глубиной боковых прорезей.

Известны приемы оценки условий сварки, когда одни и те же образцы сваривают с разной погонной энергией или с различной скоростью сварки. Определяют неблагоприятные условия и в даль­нейшем назначают такие режимы, которые наиболее удачны в от­ношении сопротивляемости образованию трещин.

Как видно на примере нескольких упомянутых проб^рис. 10.3), они могут быть предназначены либо для качественной, либо для количественной сравнительной оценки сопротивляемости образова­нию горячих трещин.

Одним из совершенных методов количественной оценки сопро­тивляемости сварных соединений образованию горячих трещин является метод испытания, в котором предусматривается растяже­ние с различными скоростями затвердевающего металла шва с целью

Рис. 10.4. Схема растяжения образца в процессе сварки

определения критической скорости перемещения захватов машины, до­статочной для возникновения горя­чих трещин. При этом ', где __кр— перемещение в ТИХ, Ъри-Рис 10.4. Схема растяжения водящее к образованию трещины; образца в процессе сварки — время пребывания металла в

ТИХ. Существуют разные приемы реализации этого метода, например путем растяжения образца при сварке стыкового соединения или его изгиба (рис. 10.4). Недостаток этого метода состоит в том, что нельзя сравнивать между собой по показателю результаты испытаний различ-

ных по размерам образцов или при различных условиях сварки, так как при этом изменяется температурный режим образца и одной и той же скорости перемещения захватов будут соответ­ствовать разные деформации, накопленные металлом за период пребывания его в ТИХ. Более точной мерой сопротивляемости металла образованию горячих трещин является критический темг деформации определяемый приближенно как отношение кри-

тического значения перемещения кромок свариваемых элементоЕ за время деформирования в ТИХ к значению ТИХ 18].

Горячие трещины образуются не только в сталях, но и в спла­вах на основе других металлов, в частности алюминия. В табл. 10.1 приведены результаты испытаний сварных соединений из алюми ниевых сплавов с целью определения уровней Чем выше тем выше сопротивляемость сплава образованию горячих трещин Для оценки принятых конструктивных форм по их способное^ сопротивляться образованию горячих трещин применяют так на зываемую оценку по эталонному ряду электродов. Используя сва рочные материалы с заранее определенными для них и разными v_K] или сваривают одинаковые типовые узлы сварной конструкцш и определяют тот уровень или , при' котором в сварном узл<

248

появляются горячие трещины. Найденные значения величин явля­ются показателем уровня возникающих в сварных соедчнениях-темпов собственных деформаций при сварке и признаком степени; совершенства конструктивных решений и принятой технологии сварки. Если трещины появляются при сварке электродами с вы­соким то это означает, что в данном узле при сварке развива­ются большие деформации удлинения, способные вызвать горячие трещины. Если трещины не образуются даже при сварке низко­качественными электродными материалами с низким показателем то это свидетельствует о том, что данный конструктивный узел слабо подвержен образованию в нем горячих трещин.

Таблица 10.1