Сварка в машиностроении.Том 1 (1041435), страница 43
Текст из файла (страница 43)
рочную ванну за единицу времени Увеличивается Практически не изменяет Не изме- няется Увеличи- вается Не изменяется си 9. Влияние элементов режима сварки на размеры, фора|у н состав шва при сварке на пе П и меч р м еч а н и е. Влияние отдельных элементов режима сварки на размеры, форму и Желаемая форма шва может быть достигнута при различном сочетании элементов режима. основная задача„возникающая перед технологом при выборе режима сварки конкретных изделий, сводится к определению сочетания его элементов, при котором обеспечивается надлежащее качество сварного соединения при максимальной производительности и минимальной стоимости. Такие оптимальные режимы выбирают в основном опытным путем и заносят в таблицы, которые широко используются в производственных условиях.
Зона термического влияния охватывает полосу основного металла, расположенную между условной границей сплавления и основным металлом, подвергшимся в процессе сварки нагреву до 100' С. Ее ширина и конфигурация изменяются в широких пределах и определяются характером термического цикла сварки, который зависит от теплофизических свойств основного металла, режима сварки, условий охлаждения, начальной температуры изделия и типа соединения. В результате тепловых и деформационных процессов в этой зоне происхо- ременном и постоянном токе обратной полярности или других изменениях составляющих режима сварки состав шва оценивали при условии неизменности остальных элементов режима. дят изменения структуры и свойств металла по сравнению с аналогичными свойствами его в исходном состоянии.
Эти изменения неодинаковы для разноудаленных от металла шва участков, что и определяет различие их свойств. При сварке низкоуглероднстой и низко- легированной горячекатаной стали в зоне влияния различают такнс характерные участки (см. рис. 26). Участок перегрева 2 — 1 начинается от границы сплавления. Металл на этом участке претерпевает аллотропические превращения, причем в результате значительного перегрева происходит рост аустенитного зерна.
Металл на этом участке, в тех случаях, когда перегрев сочетается с последующей закалкой, характеризуется пониженной пластичностью и меньшей стойкостью против перехода в хрупкое состояние. Оптимальная технология сварки должна обеспечивать минимальное ухудшение свойств на этом участке. В зоне перегрева особо следует выделить мнкроучасток интенсивной диффузии 2 — 1', расположенный непосредственно за условной границей сплавления 179 Сварка под флюсом 178 Сварка плавлением и захватывающий часть оплавленных в процессе сварки зерен основного металла. Металл участка интенсивной диффузии зоны влияния характеризуется химической неоднородностью и как по строению, так и по свойствам заметно отличается от находящегося рядом металла участка перегрева. На некотором расстоянии от границы сплавления участок перегрева сменяется участком перекристаллиэации 2 — 2, металл которого в процессе нагрева приобрел полностью аустенитную структуру.
Этот участок переходит в участок неполной перекристаллизации 2 — 3. Наряду с зернами основного металла, не изменившимися при сварке, присутствуют и зерна, образовавшиеся в процессе перекристаллизации, Далее располагается участок рекристаллизации 2 — 4. Здесь происходит сращивание раздробленных при нагартовке зерен и некоторое разупрочнение металла по сравнению с исходным состоянием. Особо ощутимо снижение прочности на этом участке для термоупрочненной стали.
На этом же участке при сварке низкоуглеродистой и среднеуглеродистой стали в некоторых случаях наблюдается снижение ударной вязкости и повышение прочности металла. Можно предположить, что эти изменения связаны со старением после закалки и дисперсионным твердением. Заканчивается зона влияния участком старения 2 — д, где в ряде случаев наблюдается значительное охрупчивание металла. Наиболее интенсивно процесс охрупчивания протекает на участке, подвергшемся нагреву в интервале температур 100 — 300'С. Ширина и конфигурация различных участков зоны влияния определяются условиями протекания сварочного процесса. При сварке термически обработанной, литой и подвергшейся штамповке стали рассматриваемого типа и стали и сплавов других классов характер и строение эоны влияния могут быть и другими.
В рассмотренных участках сварного соединения особо следует выделить зону А неоднородности (см. рис. 26). В нее входят находящиеся по обе стороны от границы сплавления участки интенсивной диффузии металла шва 1 — 1 и интенсивной диффузии зоны влияния 2 — 1', В пределах этих участков непосредственно по границе сплавления и происходит собственно сварка, т. е. межатомное взаимодействие находившихся в физическом контакте металлов сварочной ванны и частично оплавленных зерен основного металла.
Ширина эоны неоднородности невелика, но влияние ее на работоспособность сварного соединения весьма значительно. Здесь наиболее часто зарождаются усталостные и хрупкие трещины, идет процесс ножевой коррозии и др. Это, вероятно„связано с сосредоточением как структурной, так и геометрической концентрации напряжений.
Последняя обусловлена характером перехода от металла шва к металлу зоны влияния. Ухудшение свойств основного металла наблюдается и в других участках зоны влияния (например, на участке старения). Но оно не усугубляется геометрической концентрацией напряжения и не приводит, в подавляющем числе случаев, к опасным для прочности сварного соединения последствиям. При многослойных швах строение сварного соединения отличается от приведенной выше схемы рядом особенностей. К ним относятся: макро- и микронеоднородность металла шва; наличие зоны неоднородности не только по границе сплавления между металлом шва и металлом зоны влияния, но и между отдельными слоями шва; наличие зоны влияния в предшествующих слоях многослойного шва (межслойные зоны влияния); наличие в основном металле и металле шва вторичной зоны влияния и вторичной межслойной зоны влияния, образующихся в результате многократного термического воздействия, обусловленного многослойностью строения шва.
Строение и свойства металла шва и зоны влияния при многослойной сварке зависят еще от ряда факторов (количества и взаиморасположения слоев, темпа заполнения разделки и др.) и в каждом конкретном случае могут отличаться друг от друга. Основной металл располагается за зоной влияния и не претерпевает в процессе сварки изменений по сравнению с исходным состоянием.
Для сварки под флюсом характерно использование дуги высокой мощности (см. с. 164, режимы 11! и 1Ч) и, как следствие, глубокое проплавление основного металла, и значительная доля участия его в металле шва. Поэтому влияние, ока. зываемое основным металлом при сварке под флюсом на надежность конструкции по сравнению с другими способами дуговой сварки возрастает. Очевидно, что если вести сварку на режимах 1 и 11 (с. 164), то требования будут аналогичными требованиям, предьявляемым к металлу при сварке в защитных газах и покрытыми электродами. Как известно, при сварке под флюсом может быть воспроизведен любой режим, характерный для других разновидностей дугового процесса, но оптимальными определяющими эффективность способа являются режимы, отличающиеся высокой мощностью источника нагрева.
Для изготовления изделий с применением сварки под флюсом используют углеродистую и легированную сталь и сплавы средней и повышенной чистоты, двухслойную сталь, разнородные металлы. Сваривают титан, никель, медь и сплавы на их основе, сплавы на основе магния. По флюсу варят алюминий и сплавы на его основе. Особенности сварки стали.
Применяют толстолистовую широкополосную (универсальную) и рулонную сталь, фасонный и сортовой прокат, литье, поковки и штам повки. Наиболее широко используют углеродистую и легированную сталь. По содержанию углерода и легирующих, упомянутые виды стали следует разделить на категории, приведенные в табл. 10. мн Категории стали по содержанию углеРода и легиРуюи4ах Суммарное содержание легирующих, % СодержаниЕ уГЛерода в готовом паокате, /р Суммарное содержание легар ующих, % Содержание углерода в ютовом про кате, % Сталь Сталь Ни стая ср стая Вы листа до одв Ниэколегированная: низкоуглеро- дистая Высоколегированаая низкоуглеродистая ДО 0,18."3 От Одв до 0,24 выа0колегированиая средн$углеродистая средиеуглеро- дистая от ю до 55 От орт до 0,40~~ Низколегированная высокоуглеро- дистая От 0,2! до 080 Выфколегированная высойоуглеродистаи "' Сталь с более высоким содержанием углерода для изготовления сварных конструкций, как правило, не применяется.
*' К втой группе отиосят сталь с содержанием углерода до о,хз'$. Однако опыт показал, что сталь с содержанием углерода 029 — 022010 по условиям саарки Должна быть отнесена к низколегированаой средаеуглеродистой стали. Сварка низкоуглеродистой и низколегированн ой н из к о у гл е р од и с той с т ал и. При сварке низкоуглеродистой и низколегированной ниэкоуглеродистой горячекатаной стали с небольшими ограничениями можно применять любые характерные для сварки под флюсом !80 181 Сварка плавлением Сварка под флюсом н диктуемые технологической целесообразностью высокопроизводительные режимы. Ограничения в основном сводятся к получению коэффициента формы, прн котором обеспечивается стойкость металла шва данного химического состава против кристаллизационных трещин (см.
рис. 29) и к выбору максимальной линейной скорости сварки, при которой наблюдается нормальная без зоны несплавления и с благоприятными очертаниями поверхности форма шва, надлежащая стойкость против пор и благоприятная форма проплавления, гарантирующая малую вероятность непроваров, связанных с неточным направлением электрода по месту сварки. При сварке стали этой группы, как правило, применяют холодностянутую проволоку сплошного сечения, поставляемую по ГОСТ 2246 — 70. Сварку ведут при таких сочетаниях флюсов и проволок: 1 — плавленые низко- 'кремнистые марганцовистые флюсы и кремнемарганцевые проволоки; 2 — плавленые высококремнистые марганцевые флюсы и низкоуглеродистые нелегированные или л гированные марганцем проволоки; 3 — плавленые высококремнистые безмарганцевые флюсы и низкоуглеродистые легированные марганцем проволоки; 4 — керамические флюсы и низкоуглеродистые проволоки. Наиболее широко применяется второе сочетание флюса и проволоки.
Химический состав металла шва при сварке низкоуглеродистой и низколегированной ннзкоуглеродистой стали близок к составу основного металла. Он отличается от последнего лишь более низким содержанием углерода, а в ряде случаев — ссры и фосфора. При сварке низкоуглеродистой стали в швах повышается также содержание марганца и кремния. Прн сварке низколегированной низкоуглеродистой термоупрочнепной стали наблюдается разупрочнение в зоне термического-влияния.
Это обусловливает необходимость в ограничении режимов сварки, с тем чтобы свести к минимуму эффект разупрочнения. При сварке низколегированной среднеуглеродистой стали снижается стойкость металла шва против кристаллизационных трещин и возрастает вероятность образования закалочных структур в металлах шва и зсны влияния.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
