Сварка в машиностроении.Том 3 (1041440), страница 83
Текст из файла (страница 83)
Приспособления 4 — б служат для деформирования изгибом стыкового и таврового шва (как первого, так и последующих проходов), что позволяет воспроизводить нри испытаниях трещины при многослойной сварке, описанные в работе !3?). Приспособление № 6 предназначено для испытания металла шва при вертикальной дуговой или электрошлаковой сварке. Приспособление 7 позволяет определять пластичность и ТИХ металла шва путем дозирования деформации, а приспособление с — то же, для металла ОШЗ прн имитации термического цикла электроконтактным нагревом. Для проведения подобных испытаний при лучевых методах сварки разработана малогабаритная машина ЛТП1-11 (рис, 15), обеспечивающая изгиб при сварке образцов 1 повышенных толщин (> 5 мм) и растяжение сварных обр'зцов 1' меньших толщин по двум схемам; вдоль и поперек оси шва. Особенности методики оценки по ссх состоят в правильном назначении моКр мента на шла растяжения образца и его длительности, а также в учете формоизменения образца при изменении режимов сварки.
Начало растяжения образца, как правило, должно совпадать с моментом перемещения оси электрода с технологической планки на испытуемый образец, а окончание — с моментом охлаждения металла в испытуемой зоне шва (в начале его) до нижней границы ТИХ. Более раннее включение машины или выключение с опозданием не влияет на а,р Для определения ссх испытывают !5 — 20 образцов при одном режиме сварки, увеличивая скорость растяжения. Критической считается скорость растяжении ркр периодически приводящая к образованию трещин, а ее уменьшение па 5,е не вызывает появления трещин при испытании нескольких образцов. Скорость охлаждения металла в ТИХ оттнх определяют на тех же образцах в зоне испытуемой длины шва.
Эта методика позволяет оценить как склонность шва к зарождению трещин, так и к их развитию; для этого при испытаниях необходимо фиксировать площадь трещин 1?!. Оценка сопротивляемости металла ОШЗ образованию горячих трещин также может быть выполнена машинными методами. Для воспроизведения продольных трещин в ОШЗ следует использовать образцы толщиной 2 — 3 мм, свариваемые встык при полном проплавлении кромок образцов и с образованием усиления шва, причем растяжение следуег начинать после выхода дуги в центр образца. Рис.
15. Схема переносной малогабаритной машины ЛТП1-11 для оценки технологической прочности при лучевых способах сварки: / — образец, подвергаемый изгибу; Р— образец, подвергаемый рзстяженнаи 2 — упор; а — опора; 4 — нажнмной аал; б — рычаг с аарьнруемон длиной плеча; б — электронрнвод с плунжером; 7 — измеритель перемещений; г — рама; З вЂ” стойка Поперечные трещины в ОШЗ, аналогичные представленным на рис. 1, г, воспроизводятся при сварке целых образцов, повышенной толщины, в которых растяжение происходит вдоль шва в результате изгиба образца.
При ускоренной оценке сплавов применяют имитацию термического цикла на образцах из основного металла и их растяжение с различными скоростями на агапе охлаждения. Достоверность результатов зависит главным образом от правильного выбора максимальной температуры цикла (Т,„). В методике ЛТП-3 МВТУ предусмотрено в этом случае в качестве критерия использовать минимальное значение р для металла в ОШЗ, которое находят при варьировании Т азах (рис.
16, а). Менее точна оценка, по которой сопротивляемость образованию горячих трещин в ОШЗ оценивается качественно наклоном зависимости р = 1 (б), Кр тах глеб= —. Приведенные на рис. 16, б результаты позволили таким образом з разде;шть испытанные сплавы на склонные и несклопные к горячим трещинам в ОШЗ. Зтот показатель следует рекомендовать для сплавов, весьма склонных к трещинам в ОШЗ, когда другие критерии (оч„и др.) малы или неразличимы, Необходимо отличать метод, рассмотренный выше, от других, при которых швы также деформируют машинами, но при этом за критерий оценки приняты 411 Технологическая прочность в процессе кристаллизации 410 Технологическая прочность металлов при сварке другие, менее обоснованные параметры испытания: критическая деформация, критическое напряжение.
К ним относятся испытания по уаге51ге1п1 и В1апс)1е1, критика которых дана в работах 14 и 221. Оценку стойкости сварных соединений против горячих трещин на отраслевых пробах производят с целью выбора материалов или технологии сварки, обеспечивающих отсутствие трещин при сварке конструкции. К этой категории относятся пробы типа «вварыш» и ЦНИИТС(проба ЦНИИТСописана на стр. 423). Пробу «вварыш» из толстолистового металла (см. рис. 12) широко применяют в судостроении. Основу пробы составляет пластина с отверстием в центре, в которое вваривают стержень диаметром 150 мм и высотой в три толщины. Сварку ведут до полного заполнения разделки с последующей разрезкой на шлифы по а,ЧР ЦР2 В РЧ В ВВ Гтах)ГВ Тута» ге так а) Рис.
16. Влияние максимальной температуры Т,„имитированного цикла сварки на изменение о„„: а — схема; б — ревультвты влияния Т „нв о р ряда высоколегированных сплавов; 1 — ОЗХ16Н9М2; 2 — 12Х15Н12Т; г — ОХНЗ5ВТ; « — ХН35ВМТР; 5 — 20Х25Н20С2;  — Х1СН20Р двум плоскостям. Появление трещин служит браковочным признаком для исследуемого технологического варианта.
Тонколистовые пробы «вварыш» широко применяют в качестве отраслевых для сталей, сплавов %, А1, Мд с целью определения возможного диапазона режимов сварки и оценки качества присадочных материалов в отношении их стойкости против горячих трещин, трещин при термической обработке и т. д. Запас стойкости против горячих трещин при сварке конструкций определяют с помощью отраслевых проб, сварку образцов которых выполняют партией электродов, отличающихся содержанием примесей, количеством б-феррита, легирующих элементов и поэтому имеющих различные значения анр.
Такая партия электродов называется эталонным рядом. Сваривая отраслевую пробу или узел конструкции электродами эталонного ряда, по факту появления трещин находят влектрод с минимальным показателем акр, обеспечивающим отсутствие трещин, Величину этого показателя считают допустимой для электродов, предназначенных для сварки конструкций данного типа. Сравнивая показатель секр электрода, выбранного для сварки, с допустимым, устанавливают уровень запаса технологической прочности образцов отраслевых проб, а следовательно, и соответствующих конструкций при сварке в заданных условиях.
При сварке магистральных трубопроводов, по данным работы [16), для кормевых швов допустимый показатель электродов составляет 2,5 мм1мин. Электроды с меньшим показателем приводят к образованию трещин в шве, а с большим— к отсутствию трещин и наличию соответствующего запаса технологической проч- ности. СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ В ПРОЦЕССЕ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ Для предотвращения горячих трещин или увеличения запаса технологической прочности при сварке необходимо: !) снизить в ТИХ темп деформации металла при сварке; 2) применить сварочные материалы, режимы и условия сварки, обеспечивающие сварному соединению кроме эксплуатационных свойств и высокие показатели технологической прочности.
Снижению деформаций в ТИХ способствует закрепление нежестких заготовок в кондукторах, увеличение их геометрической жесткости, введение или усиление связей (прихваточных швов, технологических планок, косынок, ребер жесткости), а также сварка концевых участков прямолинейных швов от центра к краю. Эти меры предотвращают деформации изгиба различного вида при сварке. Подогрев незакрепленных заготовок понижает их жесткость, усиливает изгиб и поэтому является нежелательным. При сварке жестких заготовок снижения деформаций в ТИХ достигают наоборот устранением закреплений, увеличением сечения швов, сборкой с натягом, приводящим к сжатию свариваемых кромок. Подогрев до 300 — 400'С в этом случае аналогичен снижению закреплений и снижает темп деформации в ТИХ, но его эффективность становится незаметной при дуговой сварке толсто- листового металла (30 — 40 мм и более), Темп деформации металла в ТИХ может быть снижен также путем более равномерного распределения деформаций по шву при высоких температурах, что достигают переходом к режимам сварки, обеспечивающим очертания хвостовой части ванны эллипсоидного или параболлоидного типа.
Ванны такой формы образуются, как правило, при малых скоростях сварки (см. рис. 1О, а). Малые скорости сварки (15 — 20 м/ч) обеспечивают также снижение темпа деформаций в ТИХ и для металла в ОШЗ, что имеет особое значение для устранения трещин при электронно-лучевой и дуговой сварке жаропрочных дисперсионно-твердеющих сплавов (13, 251.
Одновременного снижения деформаций в шве и ОШЗ достигают при использовании источников с повышенной проплавляющей способностью, позволяющей получить при сварке с малой скоростью сварочные ванны минимальной длины. При сварке жестких заготовок на высокопроизводительных режимах ограничены возможности по регулированию темпа деформации. Более результативно повышение сопротивляемости металла шва и ОШЗ образованию трещин путем управления типом или схемой кристаллизации. Тип кристаллизации является важной характеристикой процесса; он определяет размеры и форму элементов первичной структуры, а также морфологию неравновесных легкоплавких фаз.
Тип кристаллизации отражает совокупное влияние химического состава сплава и теплофизических условий кристаллизации при сварке, обусловливающих уровень термоконцентрационного переохлаждения жидкой фазы у межфазной поверхности. По мере его возрастания плоский тип кристаллизации переходит в ячеистый, а затем в дендритный. Сопротивляемость металла против горячих трещин минимальна при ячеистом и возрастает по мере перехода к плоскому и дендритному типу кристаллизации. Переход к плоскому типу кристаллизации возможен лишь при сварке металлов повышенной чистоты при больших значениях температурного градиента, препятствующих разделительной диффузии. Для перехода к дендритному типу кристаллизации необходимо усилить термоконцентрационное переохлаждение у межфазной поверхности, достигаемое увеличением скорости сварки и снижением градиента температуры за счет снижения температуры металла в сварочной ванне, 413 412 о а -сед т ООО б00 000 Технологическая прочность л1еталлов при сварке Для тонколистояого металла переход к кристаллизации деидритного типа и повышение сопротивляемости горячим трещинам достигается при импульсной сварке и сварке с электромагнитным псремешиванием (сварке с ЭМВ), обеспечивающих прерывистый рост твердой фазы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
