Неровный В.М. - Теория сварочных процессов (1043833), страница 92
Текст из файла (страница 92)
Эквивалент углерода Сжв является обобщенным параметром состава стали, характеризующим ее прокалиааемость. Если значение Сзкв > 0,35 %, то при сварке становится возможным образование закалочных структур в металле сварного соединения, что прн условии насыщения металла водородом и высоких сварочных напряжениях может привести к образованию холодных трещин. Значение Сзкв вне свлзи с этими УсловиЯми не может слУжить показателем сопротивляемости сварного соединения образованию холодных трещин. Расчет стойкости против образования холодных трещин для сварных соединений углеродистых и легированных си!лей может быль выполнен с использованием инженерного программно~о комплекса (ИПК) «Свариваемость легированных сталей», разработанного в МГТУ нм. Н.Э.
Баумана. С помощью этого комплекса Выполняется анализ физичсских процессОВ В металлах при сВВ)зке, обусловливакипих образование трещин. В этом случае используются концептуальные физические модели процесса разрушения при образовании трещин, аналитические зависимости законов металлофизики, регрессионные уравнения, описывающие характеристики и константы материалов на основе статистической обработки опытных данных.
Такие расчетные методы имеют более универсальный характер, чем параметрические уравнения, и позволяют учитывать достаточно широкий ряд металлургических, технологических н геометрических факторов. 83ыполнение расчетов производится с помощью компьютерных средств. Алгоритм инженерного программного комплекса представлен на рис. ) 2.66.
Сопоставлением действительных сварочных напряжений и критических нап(тяженнй, прн кото(зых прои~ходи~ Образование холодных трещин, оценивается спзйкостью сварных соедиНсинй ПрОтИВ трсщни (Гтсв < Окр). ЕСЛИ УСЛОВИЕ СтайКОСтИ ПРОтнп трещин не обеспечивается, то определяют значение конструктивно-технологических параметров сварки, которые обеспечивиот отсутствие холодных трещин. Регулируемымн параметрами являются — геометрия сварного соединения, токесткость» закрепления сварных элементов, способ и режимы сварки, состав сварочных б7о Начало 1. Химический состав матс»жзхОВ 2.
Геомстрш! сварного соединения 3. Способ, режим сварки 4, Начааьйав котшентрацнв диффузионного водорода в шае 5. Жесткосп сварного соединения Решение диффузионной задачи перераспределение ВСДОРОДВ Рмпенне тепловой задачи Гмм т' цюе тз/3 ша/3 Н, т(Н» Расчет механических свойств Ов Оа,т Ь ч Нв, Кс(т Сопоспшвенне дейснштедьных и критических значений факторов трешииообразоввниа Ге+ дт Н О-ОН Нет тт )о З Рис.
12.66. Алгоритм работы инженерного программного комплекса «Сварнввемость легированных сталей» МГТУ им. Нб К Баумана: Гвм, Ь!ПЮ тпт ЮЬ — СООТВСТСТВЕННО МВКСИМат!ЬНВВ ТЕМПСРВТУРВ НВТРСВВ, ВРСМЯ пребываниа при температурах выше 1000 'С, время охлаждениа от 300 до 500 'С, скорость охлаждения в диапазоне 600...500 'С в анализируемой точке сварного соединение; Яд, в(, — действительная структура, средний усвовнмй диаметр аустенитного зерна; Н, т(Н) — соответственно максишиьнаа концентрвпнх диффузионного водорода и время достшкениа Н; О, 5 „̈́„— критические звачениа факторов трешинсобразованна (разрушмошее иапршкенне, структура, водород и жесткость сварного соединениа); Π— действительные сварочные напраженна; Нве — исходнаа концентрация диффузионного Водорода в металле сварного шва Здесь Т вЂ” температура равновесной (термической) плазмы; Л,еЕ— энергия Ле, получаемая электроном от поля на участке пробега Л, а (312))гТе — энергия е теплового движения электрона.
Для термического равновесия необходимо, чтобы Ла/а и относительная разность температур ЬТ7Т были значительно меньше единицы. Учитывая формулу (2.18), получаем Ьв еЕЛе 2 е Е (2.49) е (3/2)/гТ 3 Д, р т. е. Ле определяется в основном отношением Е1р. Из формул (2.48) и (2.49) следует, что термическое равновесие легче достигается при малой напряженности поля Е, повышенном давлении р (малый пробег Л ) и высокой температуре газа дуги Тд. Пример 2.2. Определить, существует ли термическое равновесие в столбе дуги при сварке вольфрамовым электродом. Решеиие. Приняв для %-дуги в аргонер = 1О Па, Д4 = 2,5 10 м, Е = =1!О В!м, Л„=310 м,тд,lт„=10,)гТ=2зВ,т.е,около23000К, получим: Ле 2 1 6 !О ' 10 — — — = 0,05 (около 5 'Ъ); е 3 25 !Озо !05 ЛТ 1О (3 10 110 ) — — =10 /4=0,025, т.е.=2,569. Т 4 [(3!2) 2)з Отсюда делаем вывод: термическое равновесие в столбе дуги существует, Ле ЛТ так как — ~1 и — к1.
е Т Пример 2.3. Определить, существует ли термическое равновесие в плазме вакуумной луги прн давлении р = 0,1 Па в парах железа: ~,",' =50 1О гам иЕ= 50 Вlм. Решение. Расчет по формуле (2.49) дает Ле 21,610 '9 50 е 3 50.10 гд О,! т. е.
энергия, получаемая электронами от поля, здесь значительно больше, чем энергия их теплового движения, что должно привести к росту электронной температуры. Действительно, принимая т„/т, = 1О и гччитывая выражение (2.18) для Ле при Т=5800 К и )гТ = 1,38 1О . 5800 = = 0,8- 1О Дж, получаем: 68 р р=!О 5 -19 0,8-10 1,6 !О 6м, 10 50 1О ю т е пробег мал по сравнению с длиной дуги 6 при р = 0,1 Па пробег Л, увеличивается (при Т = сопя!) в ! 0 раз и составляет 1,6 м, т. е. пробег больше длины дуги. Приняв условно Т, = 0,8 1О К, )гТ= 7 эВ, получим по формуле (2.51): ЛТ 10 (1,6 1 50) 4 Т 4 [(3!2) 7]' Таким образом, в вакуумной дуге термического равновесия нет и электронная температура Т, может значительно превышать температуру тяжелых частиц Тд.
В дугах низкого давления, а также в приэлектродных областях дуги, где напряженность поля Е велика и, следовательно, отношение Е1р велико, энергия Ле, по- лучаемая электронами от поля, растет и термическое равновесие нарушается. Плазма воздуха и других молекулярных газов, а также паров металлов при атмосферном давлении и токах более 10 А является равновесной. Это обусловлено интенсивным обменом энергией !О 10 100 1,А 69 межДУ электронами и молекУла Рис.
2.16. Зависимость электронми через возбуждение колебаний ной температуры Т, и температуи вращений, а в парах металла — ры газа Т, от тока 1 (концентрабольшими сечениями упругого ции электронов и,) в плазме дуги Рассеяния электронов. В инерт- при атмосферном давлении в аргоне с примесью водорода ных газах разность температур Т, — Тд больше вследствие относительной малости сечений рассеяния электронов атомами (см, рис.
2.9). Так, в аргоне при атмосферном давлении (рис. 2.16) электронная и газовая температуры совпадают (Т, = Тд = 8000 К) только при !5 — 3 1>10 А, когда и, > 3.10 см . Еше хуже устанавливается равно- 16 — 3 весне в гелии, где только при 1 = 200 А, когда и, = 5 1О см, температуры выравниваются: Т, = Тд = 10 000 К.
материалов, исходная концентрация диффузионного водорода в сварном шае„температура подогрева и режим послесаарочиого нагрева. Экспериментальнви оценка склонности к образованию холодных трещин выполняется с помощью сварочных технологических проб или испытательных машин. Технологические пробы по характеру использования получаемых результатов можно разделить иа пробы набора*орного и отраслевого назначения.
Конструкция н технология сварки проб моделирует высокий уровень факторов, обусловливакяпнх образование холодных трещин, воспроизводя их применительно к жестким сварным конструкциям. Технологически» пробы лабораторного назначения дают сравнительную оценку материалам или технологич- ес м вариантам безотносительно к определенному виду сварных конструкций. Они служат для сортировки материалов и исследования влияния различных факторов на склонность к образованию трещин, Пробы отраслевого назначения — натурные образцы сварных конструкций соответсгвующей отрасли (судостроение, бронетехника н т. п.), оии позволяют получать прикладную оценку материалов в условиях максимально приближенных к конструкппнпвм, технологическим и климатическим условиям изготовления сварных конструкций определенного вила.
С нх помощью выбирают материалы и технологию, обеспечивакнлие стойкость сварных соединений против холодных трещин. Сварочная технавогическая проба переменной жесткости (ГОСТ 26333 — 34) представляет собой набор трех плоских прямоугольных составных образцов толщиной 12...40 мм с различной шириной свариваемых элементов (100, 150 н 300 мм), жесткозакрепленных по концам (рис. 12.67). Для закрепления образцов к ним предварительно приваривают специальные коицевики. Перед сваркой образцы закрепляют в зажимиом приспособлении, представляющем собой массивную плиту с прорезями, в которые помещают концевикн и закрепляют нх прижимными болтами. Саарку пробы выполняют однопроходным швом (одновременно всех трех образцов).
После сварки пробу выдерживают в закрепленном состоянии в течение 20 ч. После освобождения пробы из приспособления во всех образцах выявляют холодные трещины различными видами контроля, в том числе путем травления поверхности и корня шва и зоны термического влияния 5 %-ным водным раствором азотной кислоты. После просушки образцы разрушают. Протравленные части излома, выявленные визуальным осмотром с помощью лупы с трехкратным увеличением, принимают за образовавшиеся при испытании холодные трещины. 630 Рис. 12,67.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
