Третьяков_Курс лекций по дисциплине Технология конструкционных материалов (Третьяков Курс лекций по дисциплине Технология конструкционных материалов), страница 42

23.2, г).При изготовлении изделийс использованием сваркиплавлением соединения происходит продольная и поперечная усадка металла шва,поэтому образуются продольные и поперечные внутренниенапряжения (рис. 23.3). Этинапряжения вызывают дефорРис. 23.3. Направления действиямацию сварных изделий. Впродольных (1) и поперечных (2)результате продольной усадкивнутренних напряженийвозникает коробление изделийв продольном направлении (рис. 23.4). Поперечная усадка, как правило, приводит к угловым деформациям, т. е.

к короблению в сторону большего объема расплавленного металла (рис. 23.5).Рис. 23.4. Деформации сварных изделийот продольной усадки наплавленного металла:а – при симметричном расположении шва; б, в – при несимметричном расположении шва; г – при наплавке валика на кромку полосы: 1 – сварной шов;2 – зона нагрева; ∆L – величина деформации от продольной усадки;b – ширина зоны нагрева242абРис. 23.5.

Деформация сварных изделийот поперечной усадки наплавленного металла:а – до сварки; б – после сварки23.4. Дефекты в сварных соединениях и методы контроляДефекты в соединениях бывают двух типов: внешние и внутренние. К внешним дефектам относятся наплывы, подрезы, наружные непровары и несплавления, поверхностные трещины ипоры (рис. 23.6, а–г). Внутренними дефектами являются скрытыетрещины и поры, внутренние непровары и несплавления, шлаковые включения и др. (рис. 23.6, д–ж).Качество сварных соединений обеспечивают предварительнымконтролем заготовок, текущим контролем за процессом сварки иприемочным контролем сварных соединений.

В зависимости отнарушения целостности соединения при контроле различают разрушающие и неразрушающие методы контроля.Разрушающие испытания проводят обычно на образцахсвидетелях, моделях и реже на самих изделиях. Образцысвидетели изготавливают из того же материала и по той же технологии, что и сварные соединения изделий. Механическиеиспытания соединений и металла шва проводят на растяжение,изгиб, сплющивание и т.

п. По характеру нагрузки различаютстатические, динамические и усталостные испытания. Методыразрушающего контроля, как правило, позволяют получить численные данные, характеризующие механические свойства соединений.243абдгвежРис. 23.6. Дефекты в сварных соединенияхПри неразрушающих испытаниях, осуществляемых обычно насамих изделиях, оценивают физические свойства, которые косвенно характеризуют качество изделий. Методы неразрушающегоконтроля сварных соединений в зависимости от характера физических полей или движущихся масс, взаимодействующих с контролируемым объектом, подразделяют на пять видов: радиационный,акустический (ультразвуковой), магнитный, капиллярный и течеискателем.В настоящее время при контроле сварных соединений и изделий применяют все описанные способы контроля.

Однако ни одиниз них не универсален, поэтому важен не только правильный выбор метода контроля, но и их комбинирование, сочетание разрушающих и неразрушающих испытаний.Вопросы для самопроверки1. Сформулируйте технологические особенности изготовления сварных и паяных конструкций.

Приведите примеры сварных изделий.2. По каким показателям проводят классификацию видов сварки? Назовите виды сварки, относящиеся к термическому, термо244механическому и механическому классам, и предпочтительнуюобласть их применения.3. Объясните физическую сущность процессов образования соединения заготовок при сварке (плавлением, в твердой фазе) ипайке.4. В результате каких причин в сварных конструкциях возникают остаточные напряжения и деформации? Назовите основныеметоды контроля сварных соединений.5.

Какие типы дефектов могут образовываться при сваркеплавлением? Назовите основные методы контроля сварных соединений.6. В чем основные преимущества и недостатки электрошлаковой сварки по сравнению с автоматической дуговой сваркой подфлюсом? Назовите области рационального применения этих видовсварки.245Лекция № 24.

КОНСТРУИРОВАНИЕТЕХНОЛОГИЧНЫХ СВАРНЫХ ИЗДЕЛИЙВ этой лекции рассмотрены факторы, определяющие свариваемость заготовок; технологические особенности получениясварных соединений из основных конструкционных материалов.Вы ознакомитесь с общими принципами конструирования сварныхзаготовок и условиями, обеспечивающими технологичность сварных конструкций.24.1. Свариваемость материаловПонятие свариваемости часто применяют при сравнительнойоценке существующих и разработке новых материалов.

В настоящее время под свариваемостью понимают технологическое свойство металлов или сочетаний металлов образовывать при установленной технологии сварки соединение, отвечающее требованиям,обусловленным конструкцией и эксплуатацией изделия.Свариваемость, с одной стороны, зависит от материала, технологии сварки, конструктивного оформления соединения, а сдругой – от требуемых эксплуатационных свойств сварной конструкции.

Эксплуатационные свойства сварных конструкцийопределяются предъявляемыми к ним техническими требованиями. Это может быть одно свойство или комплекс свойств взависимости от назначения конструкции. Если эксплуатационные требования удовлетворяются, то свариваемость материаловсчитается достаточной. Если не обеспечивается хотя бы одноиз этих свойств, то свариваемость материала считается недостаточной.На практике принято различать несколько качественныхстепеней свариваемости: хорошая, удовлетворительная, ограниченная и плохая.

При достаточной свариваемости она квалифицируется как хорошая; при недостаточной – удовлетворительная, она соответствует случаю, когда достаточную свариваемость можно обеспечить выбором рационального режима246сварки; ограниченная, когда для этой цели необходимо применять специальные технологические мероприятия или изменитьвид сварки; плохая, когда никакими мерами невозможно достичь достаточной свариваемости.Для исследования свариваемости, как правило, применяют сварные образцы специальной конструкции или образцы с имитациейсварочных термических или термодифракционных циклов.

В результате испытания сварных образцов определяют условия появлениядефектов, механические и специальные свойства соединений. Нарядус экспериментальными – используют расчетные методы определенияпоказателей свариваемости, учитывающие химический состав, типсоединения, вид, режим сварки и другие факторы.Количество показателей свариваемости может быть равно количеству характеристик и свойств, определяющих работоспособность сварных соединений.

В каждом конкретном случае основные показатели выбирают с учетом того, какие свойства и характеристики связаны с наиболее частыми отказами сварных соединений при эксплуатации.При сварке однородных металлов в месте соединения, как правило, образуется структура, близкая к структуре соединяемых заготовок. В этом случае свариваемость оценивается как хорошаяили удовлетворительная. В процессе сварки разнородных материалов в зависимости от степени их взаимной растворимости всоединении могут образовываться твердые растворы, химическиеи интерметаллические соединения.

Механические и физическиесвойства соединений могут существенно отличаться от свойствсвариваемых материалов. При этом высока вероятность образования несплошностей в виде трещин и несплавлений. Свариваемостьв этом случае оценивается как ограниченная или плохая.Прочность и твердость шва при сварке сплавов, как правило,ниже, чем у основного материала.

Это объясняется тем, что дляпредотвращения образования трещин при сварке плавлением применяют менее легированный присадочный материал, чем металлзаготовок. Пониженная пластичность шва может быть обусловлена крупнокристаллитной литой макроструктурой и повышеннымсодержанием газов.В зоне термического влияния (з.т.в.), т. е. на участке основногометалла, прилегающего к шву, под воздействием нагрева могутпроисходить фазовые и структурные превращения. В результатефазовых превращений в з.т.в.

возможно существенное повышениетвердости и снижение пластичности (рис. 24.1).247Рис. 24.1. Неоднородность механических свойств различных зонсварного соединения легированной стали:1 – основной металл; 2 – шов; 3 – зона термического влияния;HV – твердость; δ – пластичность (относительное удлинение)Наиболее опасным проявлением пониженной свариваемостиявляется образование горячих и холодных трещин в шве и в з.т.в.(рис. 24.2).

Причины возникновения трещин – снижение пластичности и прочности как в процессе кристаллизации шва, так и в послесварочный период вследствие полиморфных превращений инасыщения газами, а также в результате развития сварочных напряжений и деформаций.24.2.