Сварка в машиностроении.Том 2 (1041437), страница 29
Текст из файла (страница 29)
Подогрев осуществляют газовыми горелками и с помощью ТВЧ посредством индукторов. Температуру в пределах 100 — 500' С контролируют цветными термокарандашами. Снижение содержания водорода в металле шва для предупреждения холодных трещин обеспечивается применением осушенных защитных газов, низководоодистых электродов (основного типа), прокалнванием их и флюсов перед сваркой. ри газоэлектрических методах сварки (сварка в СО,„ в аргоне и др.) влажность газов необходимо контролировать.
Следует применять сухие газы с точкой росы ие выше — 50' С, так как влажные газы резко повышают склонность сварных швов к образованию холодных трещин (9, 151. При ручной дуговой сварке сталей с пределом текучести 70 и 100 кгс/ммэ содержание влаги в покрытии не должно превышать соответственно 0,2 и 0,1% (15). Эквивалентное содержание углерода влияет на критическое содержание водоРода в металле конструкционных легированных сталей (рис.
2). Чем выше содержание углерода и других элементов, понижающих температуру мартенситного "Ревращения, тем при меньшем содержании водорода образуются трещины. Отпуск сварных конструкций снимает остаточные сварочные напряжения, улучшает структуру и свойства металла шва, снижает твердость закаленных зон сварного соединения и устраняет опасность сбразованпя холодных трещин со временем.
Перерыв между началом сварки и термической обработкой устанавливают различный (от 30 мин до нескольких часов) в зависимости от марки стали и склонности ее сварных соединений к замедленному разрушению. В тех случаях, когда Некоторые особенности сварки 123 Сварка средне- и выгокоуглеродистых и легированных сталей а ь ч ~~ь 4ав йь \ф м ~ь4 с~й ~о> й 0,4 немедленное проведение высокого отпуска (местно~ о с помощью ТВЧ или общего в печи) затруднено, применяют предварителыю низкий стабилизирующий отпуск при 250 — 300' С с последующим высоким отпуском в печи. В некоторых случаях последующий высокий отпуск не применяют, если механические свойства соединений удовлетворяют требованиям эксплуатации; опасность холодных трещин после стабилизирующего отпуска исключена.
Склонность к горячим трецгинам сварных швов углеродистых и легированных конструкционных сталей, рассматриваемых в данной главе, определяется следующими факторами: 1) химическим составом металла шва, от которого зависит межкристаллитная прочность и пластичность в опасном температурном интервале хрупкости (ТЕ4Х); 2) величиной и скоростью нарастания расгягнвающих напряжений и соответственно деформаций в ТИХ; 3) величиной первичных кристаллитов; 4) формой сварочной ванны (шва), от которой зависит направление роста столб итых кристаллитов, характер их срастания, стеес в вреи ввы пень зональной ликвации и расположение осей кристаллитов (или межкристаллнтных участков) относительно направления растягивающих напряжений. Элементами, обуслонливающими образование горячих трещин в металле углеродистых и легированных швов, являются прежде всего сера, затем углерод, фосфор, кремний, медь, никель (при содержании 2,5— 4,5%), а также примеси металлов с низкой температурой плавления (свинец, олово, Ри 2 Влия„и С, „водород цинк).
Элементами, повышающими стойкость в стали на образование трещин швов пРотив тре|цин, пейтрализУющими действие серы, являются марганец, кислород, титан, хром и особенно ванадий !1, 14). Измельчение и дезориентирование структуры металла шва, предупреждение развития грубой дендрнтнсй структуры с ликвацнонными зонами за счет соответствующего легнрования и приемов сварки — все это повышает сопротивляемость швов против разрушения в температурном интервале хрупкости.
Качественные конструкционные стали, содержащие минимальное количество серы и фосфора (менее 0,035 — 0,025%), малочувствительны и горячим трещинам. Однако с повышением содержания углерода выше 0,25% чувствительность к горячим трещинам заметно возрастает. При этом чем ниже содержание легнрующих элементов, препятствующих образованию кристаллнзацпонных трещин, тем выше склонность к трещинообразованню прп одном и том же содержании углерода. В швах 'среднеуглеродистых сталей склонность к горячим трещинам резко падает при легировании марганцем до 1,8 — 2,5%.
С этих позиций применение марганцовистых сталей (ЕОГ2А, 12Г2А и др.) той же прочности более желательно. При сварке листов встык наиболее опасными местами появления горячих трещин являются начало и конец шва. Наложение связи путем приварки технологических планок, заварка концевых участков шва в направлении от центра к краю свариваемых листов позволяют предупредить образование концевых трещин.
Часто горячие трещины появляются в прихватках. Более частые прнхватки, наложение их с обратной стороны шва уменьшают опасность образования трещин. Снижение растягивающих внутренних напряжений при охлаждении шва в ТИХ и тем самым предупреждение горячих трещин может быть достигнуто путем уменьшения числа и сосредоточения швов при конструировании, выбора оптимальной формы разделки кромок, устранения излишней жесткости узлов н другими мерами, Предварительный подогрев является эффективным, особенно для высокоуглеродистых сталей. Температура подогрева колеблется от 150 до 500' С в зависимости от химического состава металла шва (величины С,), конструкции и сечения деталей и других факторов.
Для снижения внутренних растягивающих напряжений в ТИХ целесообразно выполнять сверку такими методами, которые обладают наибольшей проплавляющей способностью при напменыпей погонной энергии (электронный луч, плазменная дуга, импульсная дуга, сварка с активирующнми флюсами и др.). Стойкость против образовенпя горячих трещин повьппается при устранении концентраторов, вызванных формой шва и годготовкой кромок под сварку.
Применение швов с остающимися подкладками, сварка ев замок>, швы с непроваром и т. п. являются иежелательпымп. Сварка встык с полным проплавом наиболее предпочтительна. В швах углеродистых и легированных конструкционных сталей может наблюдаться пористость. Поры образуются вследствие чрезмерного насыщения жидкого металла водородом или азотом, поступающим нз среды, окружающей дугу, нли ив расплавляемого металла, и последующего их выделения при кристаллизации металла.
Образование пор возможно непосредственно перед началом кристаллизации металла в результате запоздавшей Реакции раскисления углеродом из-за иедостатка в шве других раскислителей (81, Мп, А!). Водород может попасть в зону .аварки с маслом, влагой и ржавчиной при использовании влажных электродов, флюсов и защитных газов. Ухудшение защиты сварочной зоны от воздуха и свяяаииая с этим возможность образования пор возрастают при увеличении зазоров ,,МЕжду кромками и размеров зерен флюса, при повышении напряжения на дуге и увеличении скорости сварки.
Появление пор прн сварке иногда обусловлено насыщением азотом поверхности листов прн нх нагреве в специальных безокислительных газовых защитных смесях в процессе металлургического производства. Особенно это проявляется .. при сварке тонколистового металла без разделки кромок. НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ СВАРКИ Среднеуглеродпстые стали.
В сталях с содержанием углерода 0,30% и выше при быстром охлаждении металла в зоне термического влияния образуется твердая мартенситная илн трооститная структура, значительно более хрупкая, чем основной металл, что создает опасность хрупкого разрушения как в процессе изготовления изделий (холодные трещины), так и прн эксплуатации, С повышением 'углерода повышается также опасность образования пористости в сварных швах.
Для предупреждения трещин при сварке следует применять предварительный подогрев, а после сварки — высокотемпературный отпуск для восстановления пластичности сварного соединения и снятия внутренних напряжений. Для предупреждения пористости следует использовать специальные электроды. Среднеуглеродистые стали применяют для изготовления малонагруженных изделий. Для повышения прочности изделия из этих сталей после сварки иногда подвергают нрочняющей термической обработке, обеспечивающей о„= 70 —: 00 кгс/мм'. редиеуглероднстые стали не являются оптимальными для сварных конструкций.
Вместо них целесообразно использовать углеродистые стали, легированные мар"ганцем, например стали 1ОГ2А н 12Г2А, обеспечивающие получение сварных . соединений с прочпостыс 45 — 90 кгг!АР, стойких против образования горячих 'И холодных трещин, нс требующих обязательной термической обработки после сварки. Высокоуглсродистые стали. Склонность вь;сокоуглероднстых сталей к хрупкости после вгздсйствпя тсрмпчсско~о цикла сварки выражена значительно силь"ве, чем в сгг,,~ еуглсродисть х сталях, и чувствительность их к горячим и холодным трещинам зпачнтелшю выше, Поэтому обязателен предварительный подогрев .металла в месте сварки до 350 — 400' С, н последующий отжиг желателен до того, ""а" сварное изделие успеет остыть до 20' С.
Легирогпнпь:е стали средней прочности (гг, =- 90 —: 130 кгс'ммз). При изготоаленин сварных нз юлий нз легированных сталей широкое применение полу.' ч"ли сталя перлптпкпо и гвгга типа ХГСА с мспыппм или большим содержанием ,' "углерода (25ХГСА, ЗОХ1СЛ) и гложполсгированпгяе стали с низким содержанием ь *...
124 Сварка средне- и вьссокоуглеродистых и легированных сталей /Иеханические свойства и структура сварных соединений 125 углерода (12Х2НВФА, 23Х2НВФА и др.). Конструкционные стали средней прочности перлитного класса в зависимости от вида термической обработки имеют следующие структуры: при отжиге — ферритно-перлитную; при закалке — мартен- ситную или троосто-мартенситную; при отпуске закаленной стали — троостомартенситную, трооститную, троосто-сорбитную и сорбитную. Для изготовления сварных изделий из сталей 25ХГСА и ЗОХГСА с пределом прочности 110 — 130 кгс/мм' после сварки применяют термическую обработку (закалку и отпуск). Изделия больших габаритных размеров целесообразно изготовлять из предварительно термически обработанных элементов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
