Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением

Листать книгу

Страницы: ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

скачать книгу Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением

Среднелегированные стали используют для создания облегченных высокопрочных конструкций в знергомащиностроении, тяжелом и химическом машиностроении, судостроении, самолетостроении и других отраслях техники
...
В зависимости от типа конструкции и ее назначения к сварным соединениям из среднелегированных сталей предъявляются требования необходимой и достаточной прочности в условиях эксплуатации, плотности, а также некоторые специальные требования
...
Восприимчивость среднелегированных сталей к закалке, а также высокий уровень механических свойств обусловливают ряд специфических трудностей, возникающих при их сварке
...
Первой трудностью, наблюдающейся при сварке среднелегированных сталей, особенно с повышенным содержанием углерода и легирующих элементов, является предупреждение возникновения холодных трещин в околошовной зоне и в металле шва
...
Низкая сопротивляемость околошовной зоны среднелегированных сталей образованию холодных трещин определяется особенностями происходящих в них структурных превращений, обусловленных концентрированным местным нагревом металла вплоть до температур плавления, а также резким отличием в некоторых сварных соединениях химического состава металла шва от состава околошовной зоны
...
Вероятность их образования тем больше, чем больше содержится в стали углерода и легирующих элементов, повышающих восприимчивость стали к закалке, и чем больше толщина металла
...
Среднелегированные стали используют для создания облегченных высокопрочных конструкций в знергомащиностроении, тяжелом и химическом машиностроении, судостроении, самолетостроении и других отраслях техники
...
Для этого снижают содержание в шве серы, углерода и других элементов, уменьшающих стойкость металла шва против образования кристаллизационных трещин, и повышают содержание таких элементов, как марганец, хром и др
...
Третья трудность состоит в необходимости получения металла шва, околошовной зоны и сварного соединения в целом с механическими свойствами, равноценными или близкими к свойствам основного металла
...
Поскольку для повышения стойкости металла шва против образования холодных и кристаллизационных трещин ограничивают содержание в нем углерода и некоторых легирующих элементов, достигнуть равноценности шва с основным металлом в общем случае весьма затруднительно
...
Литой металл шва в отличие от катаных и кованых заготовок не подвергается обработке давлением — эффективному средству создания благоприятной структуры и повышения механических свойств металла
...
В ряде случаев возникают серьезные затруднения с обеспечением надлежащих прочностных и пластических свойств металла, околошовной зоны и зоны сплавления
...
Трудности получения качественной зоны сплавления возникают, например, в случае использования для сварки среднелегированных сталей высоколегированного электродного металла, обеспечивающего получение шва с аустенитной структурой Большая разница по химическому составу между металлом шва и основным металлом при определенных условиях может привести к образованию в зоне сплавления непластичной хрупкой прослойки и обезуглероживанию основного металла в участках, непосредственно примыкающих к границе сплавления
...
Для устранения последствий перегрева в околошовной зоне в таких случаях приходится разрабатывать специальные режимы термообработки, усложняющие изготовление сварной конструкции, или применять менее производительные методы сварки
...
Совершенно особые трудности возникают, если сварные соединения среднелегированных сталей вовсе нельзя подвергать термообработке, например сварные соединения судов и других крупных сооружений, а также, если вместо требуемой закалки с по
...
Из всех перечисленных затруднений, возникающих при сварке среднелегированных сталей, наиболее серьезным и специфичным является предотвращение образования холодных трещин
...
Технологические методы предупреждения образования холодных трещин в сварных соединениях среднелегированных сталей Для предупреждения возникновения холодных трещин в сварных соединениях среднелегированных сталей технолог
...
Для сварных конструкций следует применять марки сталей, обладающих требуемыми механическими свойствами при возможно более низком содержании углерода и легирующих элементов, повышающих восприимчивость стали к закалке
...
Первостепенное влияние углерода на образование холодных трещин обусловлено тем, что он во многом определяет положение температурного интервала мартенситного превращения аустенита, в свою очередь определяющего как вероятность зарождения холодных трещин, так и их развитие
...
Он обусловливает возникновение значительных атомных искажений по границам зерен и соответственно увеличивает склонность к замедленному разрушению и образованию холодных трещин в сварных соединениях
...
Весьма эффективно использование сталей, прошедших электрошлаковый и электроннолучевой переплавы, особенно в сочетании с дополнительным микролегированием элементами
...
Весьма эффективно использование сталей, прошедших электрошлаковый и электроннолучевой переплавы, особенно в сочетании с дополнительным микролегированием элементами
...
Регулировать сварочный термический цикл можно путем изменения режима сварки Для большинства марок среднелегированных сталей определение оптимальных режимов сварки позволяет резко повысить стойкость сварных соединений против образования холодных трещин и в ряде случаев полностью устранить их возникновение
...
Практическое осуществление циклов, близких к идеальному, при дуговой сварке сопряжено с применением весьма малопроизводительных режимов сварки, предварительного, сопутствующего и последующего подогревов
...
Для повышения стойкости сварных соединений против образования холодных трещин необходимо замедлять охлаждение сварного соединения ниже точки с целью смещения превращения переохлажденного аустенита в область высоких температур, а также предупреждать развитие перегрева в околошовной зоне и возникновение грубой столбчатой структуры в металле шва
...
Регулировать сварочный термический цикл можно путем изменения режима сварки Для большинства марок среднелегированных сталей определение оптимальных режимов сварки позволяет резко повысить стойкость сварных соединений против образования холодных трещин и в ряде случаев полностью устранить их возникновение
...
Практическое осуществление циклов, близких к идеальному, при дуговой сварке сопряжено с применением весьма малопроизводительных режимов сварки, предварительного, сопутствующего и последующего подогревов
...
Кроме того, не всякое замедление обеспечивает получение в сварных соединениях необходимой вторичной структуры, повышающей стойкость соединения против образования холодных трещин
...
Влияние термического цикла на стойкость против образования холодных трещин следует определять с учетом особенностей превращения переохлажденного аустенита в металле сварного соединения
...
В этих координатах наносят семейство кривых охлаждения и на каждой кривой отмечают точки, соответствующие началу и концу превращения в каждой из характерных областей
...
Ход превращения изучают дилатометрическим или магнитометрическим методом в сочетании с металлографическим исследованием образцов, подверженных закалке с определенной температуры
...
Кроме того, не всякое замедление обеспечивает получение в сварных соединениях необходимой вторичной структуры, повышающей стойкость соединения против образования холодных трещин
...
Влияние термического цикла на стойкость против образования холодных трещин следует определять с учетом особенностей превращения переохлажденного аустенита в металле сварного соединения
...
Благоприятных структурных изменений, обусловленных смещением превращения переохлажденного аустенита в область высоких температур, при этом может не быть, а отрицательное влияние перегрева проявится более резко
...
По этому можно прийти к заключению, что причина отмеченного преимущества электроннолучевых соединений состоит в резком ограничении перегрева и кратковременной аустенитизации металла околощовной зоны
...
В образцах этой стали, нагреваемых по термическому циклу электроннолучевой сварки, превращение переохлажденного аустенита в основном развивалось при высоких температурах вблизи точки Г
...
По этому можно прийти к заключению, что причина отмеченного преимущества электроннолучевых соединений состоит в резком ограничении перегрева и кратковременной аустенитизации металла околощовной зоны
...
В образцах этой стали, нагреваемых по термическому циклу электроннолучевой сварки, превращение переохлажденного аустенита в основном развивалось при высоких температурах вблизи точки Г
...
По этому можно прийти к заключению, что причина отмеченного преимущества электроннолучевых соединений состоит в резком ограничении перегрева и кратковременной аустенитизации металла околощовной зоны
...
Однако для щироко применяемых среднелегированных сталей даже больщой толщины достаточную стойкость против образования холодных трещин можно получить при использовании подогрева до температуры
...
Расчет режима сварки ведут для того, чтобы обеспечить завершение превращения аустенита в перлитной области с образованием стойких против холодных трещин структур
...
Однако для щироко применяемых среднелегированных сталей даже больщой толщины достаточную стойкость против образования холодных трещин можно получить при использовании подогрева до температуры
...
К тому же режим такого рода можно пытаться рассчитать только для сталей, отличающихся низкой восприимчивостью к закалке, когда изменением режима можно перевести превращение в перлитную область
...
Для сталей, у которых при всех практически осуществимых режимах сварки превращение проходит в основном в мартенситной области, нельзя выдержать основное условие расчета и, следовательно, нельзя рассчитать требуемый режим сварки
...
К тому же режим такого рода можно пытаться рассчитать только для сталей, отличающихся низкой восприимчивостью к закалке, когда изменением режима можно перевести превращение в перлитную область
...
Для сталей, у которых при всех практически осуществимых режимах сварки превращение проходит в основном в мартенситной области, нельзя выдержать основное условие расчета и, следовательно, нельзя рассчитать требуемый режим сварки
...
К тому же режим такого рода можно пытаться рассчитать только для сталей, отличающихся низкой восприимчивостью к закалке, когда изменением режима можно перевести превращение в перлитную область
...
Для сталей, у которых при всех практически осуществимых режимах сварки превращение проходит в основном в мартенситной области, нельзя выдержать основное условие расчета и, следовательно, нельзя рассчитать требуемый режим сварки
...
Структуру и свойства сварных соединений из среднелегированных сталей, в частности их стойкость против образования холодных трещин, можно в определенных пределах изменять, регулируя нарастание в них при охлаждении временных сварочных напряжений
...
Если при охлаждении соединения эти напряжения достигают определенной величины при температурах, предшествующих развитию бейнитного и мартенситного превращения, то эти превращения смещаются в область высоких температур
...
Увеличение или уменьшение напряжений при этой температуре, а также изменение температуры при всех опробованных напряжениях приводили к уменьшению смещения превращений
...
Курдюмова и его сотрудников, показавших, что только малые пластические деформации аустенита ускоряют его превращение при последующем охлаждении, а большие — напротив его замедляют
...
Структуру и свойства сварных соединений из среднелегированных сталей, в частности их стойкость против образования холодных трещин, можно в определенных пределах изменять, регулируя нарастание в них при охлаждении временных сварочных напряжений
...
Изменение стойкости соединений против образования холодных трещин при варьировании величины напряжений и температуры их приложения описывается зависимостями с четко выраженным максимумом
...
Изложенные зависимости в общем справедливы и для других марок среднелегированных сталей и термических циклов, при использовании которых в околощовной зоне и металле щва развиваются бейнитное и мартенситное превращения
...
Однако распространяя эти зависимости на другие стали и иные условия сварки, следует иметь в виду, что рассматриваемое влияние напряжений заметно ослабевает по мере повыщения устойчивости аустенита в стали и ускорения охлаждения сварного соединения
...
Изменение стойкости соединений против образования холодных трещин при варьировании величины напряжений и температуры их приложения описывается зависимостями с четко выраженным максимумом
...
Изложенные зависимости в общем справедливы и для других марок среднелегированных сталей и термических циклов, при использовании которых в околощовной зоне и металле щва развиваются бейнитное и мартенситное превращения
...
Однако распространяя эти зависимости на другие стали и иные условия сварки, следует иметь в виду, что рассматриваемое влияние напряжений заметно ослабевает по мере повыщения устойчивости аустенита в стали и ускорения охлаждения сварного соединения
...
Рассмотрим теперь вопрос о том, как практически можно регулировать напряжения в процессе сварки с целью повышения стойкости соединений против образования холодных трещин
...
Последнее преврашение сопровождается значительным объемным эффектом, что и обусловливает в основном отмеченные изменения в нарастании поперечных напряжений Если сопоставить данные рис
...
Второй способ регулирования временных напряжений заключается в установлении рациональной последовательности выполнения отдельных швов в сварной конструкции
...
Сущность его поясним на примере образования трещин в отдельных швах технологической крестовой пробы, применяемой для оценки сопротивляемости соединений холодным трещинам
...
Можно полагать, что в описанной последовательности проявляется положительное влияние величины временных напряжений на превращение аустенита в околошовной зоне этих швов
...
При сварке реальных узлов, подобных крестовой пробе, знание отмеченной зависимости позволяет установить рациональные технологические приемы и последовательность выполнения отдельных швов
...
Последнее преврашение сопровождается значительным объемным эффектом, что и обусловливает в основном отмеченные изменения в нарастании поперечных напряжений Если сопоставить данные рис
...
Влияние последовательности выполнения швов в крестовой пробе на возникновение в них холодных трещин мерное увеличение жесткости закрепления соединяемых элементов может не только не предупредить возникновения трещин, а напротив, способствовать их появлению вследствие значительного повышения остаточных напряжений
...
Третий способ регулирования временных напряжений в сварных соединениях состоит в преднамеренном их деформировании внешней силой в оптимальном интервале температур при помощи специальных приспособлений по схемам, аналогичным приведенным в
...
Влияние последовательности выполнения швов в крестовой пробе на возникновение в них холодных трещин мерное увеличение жесткости закрепления соединяемых элементов может не только не предупредить возникновения трещин, а напротив, способствовать их появлению вследствие значительного повышения остаточных напряжений
...
Влияние содержания водорода в металле шва на стойкость против образования холодных околошовных трещин сварных соединений легированных сталей с повышенным
...
Отрицательное влияние водорода наиболее сильно проявляется при сварке сталей с относительно низким содержанием углерода и легирующих элементов и соответственно низкой склонностью к образованию закалочных трещин
...
Термообработку соединений сразу же после сварки можно осуществить при помощи индукционного или пламенного нагрева или же наложением дополнительного слоя с применением соответствующего режима сварки
...
Сущность этого способа состоит в том, что многослойная сварка шва осуществляется с применением специальных режимов, обеспечивающих термообработку нижележащего слоя и околошовной зоны при наложении последующего слоя, близкой к высокому, но весьма кратковременному отпуску
...
Двухслойный стыковой шов, в котором второй слой обеспечил полную перекристаллизацию участка крупного зерна околошовной зоны от первого слоя, показан на рис
...
Способ позволяет предупредить образование околошовных трещин типа отколов вследствие благоприятного напряженного состояния на границе раздела металл шва — основной металл
...
Применение наплавки кромок позволяет осуществить и полную термообработку деталей с наплавленными кромками и полностью устранить неблагоприятные структурные изменения в околошовной зоне даже в том случае, когда термообработка после сварки невозможна или затруднена
...
Наплавка кромок металлом того же состава, что и основной металл, или переплав кромок неплавящимся электродом также значительно повышают стойкость соединений против образования отколов
...
Сущность этого способа состоит в том, что многослойная сварка шва осуществляется с применением специальных режимов, обеспечивающих термообработку нижележащего слоя и околошовной зоны при наложении последующего слоя, близкой к высокому, но весьма кратковременному отпуску
...
Проковка сварных соединений с помощью пневматических устройств и обработка их ультразвуком сразу же после окончания сварки, что позволяет в сварных соединениях ослаблять пиковые значения напряжений
...
Положительный эффект замораживания следует связывать с повышением сопротивляемости закаленного металла локальным пластическим деформациям, ответственным за зарождение и развитие трещин
...
Из специальных опытов, а также из практики известно, что наличие влаги на сварных соединениях значительно повышает опасность образования в них холодных трещин
...
Рациональный выбор марки стали, как правило, сочетается с надлежащим выбором термического цикла сварки, состава сварочной проволоки, способов регулирования временных напряжений, ограничением содержания водорода в металле шва и т
...
Особенности сварки конструкций из среднелегированных сталей при различной термообработке В зависимости от размеров сварной конструкции, деформируемости ее при высокотемпературном нагреве, предъявляемых к соединениям требований, наличия оборудования для
...
Последующую полную термообработку производят, если позволяют габаритные размеры конструкций и обеспечиваются условия предупреждения деформаций при термообработке
...
В ряде случаев при одинаковых с основным металлом химическом составе и термообработке металл шва может иметь механические свойства, превышающие свойства основного металла
...
Это обусловлено более благоприятной структурой первичной кристаллизации и большей химической однородностью металла шва по сравнению с катаным металлом, полученным из относительно крупных слитков
...
Последующую полную термообработку производят, если позволяют габаритные размеры конструкций и обеспечиваются условия предупреждения деформаций при термообработке
...
В ряде случаев при одинаковых с основным металлом химическом составе и термообработке металл шва может иметь механические свойства, превышающие свойства основного металла
...
Между тем в практике часто бывают случаи, когда металл шва, близкий к основному металлу по химическому составу, после термообработки обладает не лучшими, а худшими вязкостью и пластичностью
...
Такое ухудшение свойств обычно происходит вследствие повышения в металле шва содержания газов, серы и фосфора, образования микродефектов, неполного устранения химической неоднородности и столбчатой структуры при термообработке, проводимой на режиме, принятом для основного металла, и других причин
...
В связи с этим сварку следует производить плавяшимся электродом того же состава, что и основной металл, или же неплавящимся электродом, ограничивать угар легирующих элементов и предупреждать загрязнение металла шва газами и вредными примесями, которые могут проникнуть в зону сварки из окружающей атмосферы или сварочных материалов
...
Металлургическое воздействие при сварке среднелегированных сталей должно заключаться главным образом в улучшении первичной структуры металла шва путем ускорения кристаллизации и модифицирования его присадкой малого количества таких элементов, как титан, алюминий и др
...
Однако иметь одинаковый химический состав металла шва и основного металла далеко не всегда возможно вследствие опасности возникновения в швах кристаллизационных трещин
...
Особенно большие отступления от этого условия приходится допускать при дуговой сварке среднелегированных сталей средних и больших толщин с повышенным содержанием углерода, никеля и кремния
...
Понижая содержание в шве этих элементов, с целью предупреждения чрезмерного ухудшения его механических свойств прибегают к дополнительному легированию элементами, повышающими стойкость против образования кристаллизационных трещин
...
Подобный метод повышения стойкости металла шва против образования кристаллизационных трещин следует применять совместно с использованием режимов сварки, обеспечивающих высокое значение коэффициента формы шва, избегать узкой и глубокой разделки кромок под сварку и в отдельных случаях применять также предварительный подогрев
...
При выборе состава проволоки для сварки среднелегированных сталей нужно учитывать, что часть легирующих элементов и углерода поступает в шов из основного металла в соответствии с его долей участия в образовании шва
...
В сварных соединениях, подвергающихся полной термообработке, можно меньше считаться с влиянием первичной структуры на свойства металла шва, чем в соединениях, не подвергающихся термообработке
...
Во всех случаях, когда металл шва отличается по химическому составу от основного металла, необходимо проверять соответствие этих режимов конкретным сварным соединениям
...
В частности, если металл шва содержит меньше углерода и легирующих элементов, чем основной металл, для обеспечения полной перекристаллизации его приходится повышать температуру нагрева под закалку
...
При необходимости следует также проверять коррозионную стойкость сварных соединений, их прочность и сопротивляемость ползучести при высоких температурах, а также другие специальные свойства
...
Следует учитывать, что сравнительно небольшое отличие химического состава металла шва от основного металла в отдельных случаях может привести к заметному снижению некоторых специальных свойств
...
Вторичную структуру металла шва можно измельчить в процессе сварки и получить при этом оптимальные механические свойства при условии применения таких термических циклов сварки, при которых распад переохлажденного аустенита произойдет преимущественно в нижней части температурного интервала ферритно
...
Для достижения этого необходимо увеличить в определенных пределах скорость охлаждения шва и повысить содержание в нем углерода и стабилизирующих аустенит легирующих элементов
...
Вторичную структуру металла шва можно измельчить в процессе сварки и получить при этом оптимальные механические свойства при условии применения таких термических циклов сварки, при которых распад переохлажденного аустенита произойдет преимущественно в нижней части температурного интервала ферритно
...
Для достижения этого необходимо увеличить в определенных пределах скорость охлаждения шва и повысить содержание в нем углерода и стабилизирующих аустенит легирующих элементов
...

Контактная сварка. В помощь рабочему-сварщику
Справочник молодого электросварщика по ручной сварке: Справ, пособие для средних ПТУ
Теория сварочных процессов
Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением
Наплавка и напыление
Термическая обработка сплавов: Справочник
Цветные металлы и сплавы: Справочник

"Сварка-ЛИБ" - Техническая библиотека сварщика | Сварка, термообработка, материалы, металлы и сплавы

admin

Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением