Что такое свариваемость металлов: Свариваемость металлов, напряжения и деформации при сварке

Содержание

Свариваемость металлов, проба — Справочник химика 21

Проба на свариваемость производится для определения способности металлов прочно свариваться. Для этого два отрезка трубы сваривают и из сварного соединения вырезают образцы для испытания на растяжение, загиб и ударную вязкость. [c.18]

В сертификате указывают марку стали, номер партии и плавки и химический состав по данным завода-изготовителя металла результаты контрольного химического анализа металла, произведенного на заводе-изготовителе труб результаты механических испытаний (на растяжение, ударную вязкость и твердость), металлографических исследований (на макроструктуру и микроструктуру), технологических проб (на сплющивание и бортование или на раздачу) и гидравлического испытания труб пробным давлением. Кроме указанных исследований и испытаний, трубы на заводе-изготовителе могут быть подвергнуты другим видам контроля (рентгенографическим исследованиям, испытаниям на свариваемость и др.

), результаты которых также вносятся в сертификат. [c.188]

К материалам, подвергаемым контролю в сварочном производстве, относятся свариваемый металл, электроды, различные присадочные материалы, флюсы и защитные газы. Контроль материалов сводится к проверке их соответствия требованиям ГОСТов и ТУ. Особо важное значение имеет контроль при изготовлении ответственных конструкций. Металл в этом случае должен подвергаться специальному лабораторному химическому и металлографическому анализу, механическим испытаниям и пробам па свариваемость. Наряду с этим должны систематически проводиться испытания технологических свойств электродов согласно ГОСТу и выбраковка электродов с такими дефектами, как козырьки , неравномерное, потрескавшееся или влажное покрытие и т, п. [c.121]

Микроструктура околошовной зоны показывает аустенит с некоторым количеством включений карбидов и рост зерна в зоне перегрева.

Образцы из торцовой пробы на свариваемость, исследованные на межкристаллитную коррозию в стандартной среде показали стойкость околошовной зоны, равную стойкости основного металла. [c.363]

Ремонтопригодность сварных конструкций определяется свариваемостью металла, характеризующей его реакцию на физико-химическое воздействие процесса сварки и включающей пригодность металла к сварке, надежность и экономическую целесообразность сварки. Свариваемость оценивают с помощью ряда качественных и количественных показателей, отражающих как возможность получения сварных соединений с определенными свойствами, так и уровень этих свойств, выраженных в абсолютных или относительных величинах по сравнению с нормативными значениями или по сравнению с основным металлом. Наряду с экспериментальными, широкое применение имеют расчетные методы оценки свариваемости [232]. Одним из главных показателей свариваемости является сопротивляемость замедленному разрушению при сварке (холодные трещины), повторном нагреве и при эксплуатации.

Холодные трещины обусловлены диффузионной способностью водорода, который накапливается преимущественно в местах высокой концентрации напряжений, понижая запас пластичности металла и способствуя возникновению очагов разрушения [125]. Методы количественной оценки сопротивляемости сталей образованию холодных трещин основаны на том, что условия образования холодных трещин при сварке позволяют рассматривать их как один из случаев замедленного разрушения стали под действием остаточных напряжений. Применяемые при оценке склонности сталей к образованию холодных трещин технологические пробы (ТКС, Лихайская, МВТУ, Теккен, ЛПТ-2 и т.д.), имитирующие сварные соединения с жестким закреплением свариваемых элементов, как известно, имеют существенный недостаток — отсутствует количественная оценка критерия, и они не характеризуют технологический запас прочности, в связи с этим они при- годны лишь для сравнительной оценки материалов. В зарубежной практике для экспресс-оценки свариваемости трубных сталей получила распространение методика испытаний «имплант» (метод вставок) [214].

Метод вставок прост и со- [c.383]

Свариваемость стабилизированных хромоникелевых сталей аустенитного класса при реакции на термический цикл характеризуется отсутствием структурных составляющих, понижающих коррозионную стойкость. По кривой распределения твердости в зоне термического влияния, полученной при исследовании стали Х18Н9Т торцовой пробой на свариваемость, определена твердость, практически равная твердости основного металла. [c.363]

Проба на сплющивание труб (рис. 5, г) применяется для определения способности металла к деформациям при сплющивании до определенного размера. Отрезок трубы, равный ее наружному диаметру, сплющивают ударами молотка, кувалды или под прессом до пределов, заданных величиной Ь. При сплющивании вплотную в = 0) допускается петля диаметром до 0,25я, где 5 — толщина стенки трубы. В сварных трубах шов должен быть расположен по диаметральной плоскости, перпендикулярной к линии действия сил. Признаком Т01Ю, что образец выдержал пробу, служит отсутствие в нем после сплачивания трещин, надрывов или раскрытия сварного шва. П ) оба на свариваемость производится для определе-(нитотособности металлов прочно свариваться. Для этого два отрезка сваривают и из сварного соединения вырезают образцы для жп ания на растяжение, загиб и ударную вязкость. [c.17]

Свариваемость металлов

Свариваемость — комплексная технологическая характеристика, отражающая реакцию свариваемых материалов на технологический процесс сварки, и возможность получения сварных соединений, удовлетворяющих условиям эксплуатации.

Три группы факторов, определяющих свариваемость:

1.Химический состав и структура металла, наличие примесей, степень раскисления, предшествующие операции изготовления (ковка, прокатка, термообработка) деталей.

2.Сложность формы и жесткость конструкции, масса и толщина металла, последовательность выполнения сварных швов.

3.Технологический фактор: вид сварки и сварочные материалы, режимы термических воздействий на основной материал.

Степень свариваемости это качественная или количественная характеристика ответа на вопросы: «Как изменяются свойства металла при сварке?», «Выполнимо ли сварное соединение?».

Основной характеристикой свариваемости является отсутствие холодных или горячих трещин при сварке.

Трещины, образующиеся при температурах выше 800…900 °С называются горячими, а при температурах ниже 200…300°С — холодными. Холодные трещины образуются под влиянием трех факторов: закалочных явлений, присутствия атомов водорода и остаточными растягивающими напряжениями.

Чувствительность сварного соединения к образованиям холодных трещин оценивают эквивалентным содержанием углерода в детали:

Сэкв = С + Mn / 6 + (Cr + V + Mo) / 5 + (Ni + Cu) / 15.

При Сэкв < 0,45 сталь сваривается без холодных трещин. , а при Сэкв > 0,45 — стали склонны к образованию холодных трещин. В этом случае необходим предварительный подогрев свариваемого изделия до температуры:

Т= 350 (С общ -0,25) ½,

где Собщ — общий эквивалент углерода, зависящий от Сэкв и толщины h свариваемых деталей:

С общ = Сэкв (1 + 0,005 h).

Пример: Определить возможность сварки деталей толщиной 5 мм из стали 40ХН.

Находим по содержанию химических элементов в этой стали Сэкв: Сэкв=0,4+1/5+1/15=0,67 > 0,45.

Следовательно, необходимо нагревать детали перед сваркой. С учетом поправки на толщину детали получаем значение Собщ:

Собщ= 0.67 (1+0,005 ´ 5)=0,69.

Далее определяем температуру, до которой деталь нужно нагреть перед сваркой:

Т=350 (0,67-0,25) ^½ =232 °С.

Чувствительность сварного соединения HCS к образованию горячих трещин находится по формуле:

HCS = C (S + P + Si/25 + Ni/100) 103 .

3Мп + Cr + Mo + V

При HCS < 4 горячие трещины не образуются.

Для высокопрочных сталей коэффициент HCS должен быть менее 1,6…2.

Понятие свариваемости сталей, группы и классификации

Сталь – основной конструкционный материал, который представляет собой сплав железа с углеродом и разными примесями. Все элементы, которые входят в состав стальных изделий, оказывают влияние на ее характеристики (в частности, на свариваемость сталей).

Блок: 1/5 | Кол-во символов: 253
Источник: https://electrod.biz/splav/steel/klassifikatsiya-svarivaemosti-staley.html

Понятия свариваемости

Физическая свариваемость — подразумевает возможность получения монолитных сварных соединений с химической связью. Такой свариваемостью обладают практически все технические сплавы и чистые металлы, а также ряд сочетаний металлов с неметаллами.

Технологическая свариваемость — это характеристика металла, определяющая его реакцию на воздействие сварки и способность образовывать сварное соединение с заданными эксплуатационными свойствами. В этом случае свариваемость рассматривается как степень соответствия свойств сварных соединений одноименным свойствам основного металла или их нормативным значениям.

Блок: 2/6 | Кол-во символов: 627
Источник: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B2%D0%B0%D1%80%D0%B8%D0%B2%D0%B0%D0%B5%D0%BC%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C

Основные критерии, устанавливающие свариваемость

Главным показателем свариваемости является углеродный эквивалент, который обозначается, как Сэкв. Данный условный коэффициент учитывает уровень воздействия на свойства сварного шва карбона, легирующих компонентов.

Факторы, влияющие на свариваемость сталей:

Толщина металлического образца
Объем вредных примесей
Условия окружающей среды
Вместимость углерода
Уровень легирования
Микроструктура

Основным параметром для информации является химический состав материала.

Блок: 2/5 | Кол-во символов: 516
Источник: https://electrod.biz/splav/steel/klassifikatsiya-svarivaemosti-staley.html

Определение свариваемости и ее категории

Свариваемость сталей – способность получать при выбранном оборудовании и технологии проведения процесса качественное соединение частей изделия, соответствующее требованиям эксплуатации конечного продукта. Проще говоря, место соединения должно максимально приближаться к прочностным характеристикам свариваемой марки стали. Различают два вида свариваемости: физическую и технологическую. В первом случае получают соединение с химической связью, что характерно для чистых металлов и технических сплавов. Технологический вид свариваемости заключается в характеристике места соединения стальных заготовок после выполнения сварочного процесса. Шов и околошовная зона должны соответствовать свойствам, которые предъявляются к изделию, и быть надежными в течение всего срока эксплуатации.

На свариваемость оказывают влияние такие факторы:

количество углерода, легирующих элементов и вредных примесей, имеющихся в марке стали в %;
чувствительность металла к нагреву;
химическая активность;
склонность к окислительным процессам.

Совокупность факторов позволила марки сталей по свариваемости разделить на 4 группы: хорошо, удовлетворительно, ограниченно и плохо подлежащие сварочному процессу. Влияние оказывает и квалификация сварщика. Если человек – дилетант, то качество соединения будет очень низким.

Вид качественно выполненного сварного шва при соединении труб из высоколегированной стали:

Характеристики групп некоторых марок сталей и нюансы проведения сварки указаны в таблице:

Группа по свариваемости	Содержание углерода в %,	Содержание легирующих элементов в %	ГОСТ	Марка стали	Особенности проведения сварочного процесса
I (хорошо)	не более 0,2	не более 2,5	380-94	Ст1 ÷ Ст4 (сп, кп, пс)	Выполняется по технологии, не требующей дополнительных мероприятий на соответствующих толщине металла режимах
			803-81	10ЮА, 18 ЮА
			977-88	15Л, 20Л, 25Л, 08ГДНФЛ, 2ДН2ФЛ, 13ХДНФТЛ
			1050-88	08 ÷ 25 (пс, кп)
			4041-71	25пс, 08Ю
			4543-71	15Г ÷ 25Г, 10Г2, 16Х, 20Х, 12ХН, 15 ХА, 15 ХФ
II (удовлетвори- тельно)	0,2 ÷ 0,35	2,5 ÷ 10	380-94	Ст5 (пс, сп)	При сваривании необходимо: — готовить кромки; — придерживаться режима сварки; — применять соответствующие флюсы и присадочные материалы. В некоторых случаях осуществлять подогрев до температуры 100 ÷ 200 0С с последующей термообработкой
			977-88	20ГЛ,20ГСЛ, 20ФЛ, 20Г1ФЛ, 20ДХЛ, 12ДХН1МФЛ
			1050-88	30
			10702-78	20Г2С
			19281-89	15Г2АФДпс, 16Г2АФД, 15Г2СФ, 15Г2СФД
III (ограниченно)	0,35 ÷ 0, 45	2,5 ÷ 10	977-88	35Л 40Л, 45Л,35ГЛ, 32Х06Л, 45ФЛ, 40ХЛ, 35ХГСЛ, 35НГМЛ, 20ХГСНДМЛ, 30ХГСФЛ, 23ХГС2МФЛ	Качество обеспечивается предварительным нагревом заготовок до температуры не выше 250 0С и проведением термической обработки после соединения по режиму, соответствующему марке стали
			1050-88	35, 40, 45
			4543-71	25ХГСА, 29ХН3А, 12Х2Н4А, 20Х2Н4А, 20ХН4А, 25ХГМ, 35Г, 35Г2, 35Х, 40Х, 33ХС, 38ХС, 30ХГТ, 30ХРА, 30ХГС, 30ХГСА, 35ХГСА, 25ХГНМТ, 30ХГНЗА, 20Х2Н4А
			11268-76	12Х2НВФА
IV (плохо)	выше 0,45	выше 10	977-88	50Л, 55Л, 30ХНМЛ, 25Х2Г2ФЛ	Сварку выполняют с термообработкой до начала осуществления сварочного процесса, подогревом в процессе соединения и термообработкой после окончания сварки
			1055-88	50, 55
			1435-77	У7 ÷ У13А
			4543-71	50Г, 45Г2, 50Г2, 45Х, 40ХС, 50ХГ, 50ХГА, 50ХН, 55С2, 55С2А, 30ХГСН2А и др.
			5950-2000	9Х, 9X1
			10702-78	38ХГНМ

Таблица свариваемости позволяет, если известна марка металла, сразу отнести его к конкретной группе и исходя из этого грамотно подобрать режим и способ осуществления соединения. Низкоуглеродистые и низколегированные стали свариваются любыми видами сварки без каких-либо ограничений, остальные марки требуют дополнительных мероприятий, которые позволят выполнить соединение соответствующего качества.

Внимание! Сварка при температуре ниже -5 °C не должна выполняться: качество соединения будет невысоким.

Блок: 2/3 | Кол-во символов: 3737
Источник: https://WikiMetall.ru/metalloobrabotka/svarivaemost-staley.html

Влияние основных элементов на свариваемость сталей

Углерод, если его в стали менее 0,25%, свариваемость не ухудшает, а при большем его содержании свариваемость ухудшается, поскольку в зоне термического воздействия образуются закаленные структуры, что имеет следствием образование трещин. Если повышенное содержание углерода отмечается в присадочном материале, это приводит к пористости шва.

Марганец при его содержании не более 0,8% свариваемость не ухудшает, но при превышении этого показателя велики риски появления трещин из-за того, что этот элемент способствует закаленности стали.

Кремний в пределах 0,02–0,35% никак не воздействует на качество сваривания, а при содержании от 0,8 до 1,5% существенно затрудняет сварку по причине повышенной жидкотекучести и образования тугоплавких оксидов кремния.

Ванадий способствует закаленности стали, что усложняет процесс сварки. При сваривании ванадий, активно окисляясь, выгорает.

Вольфрам повышает прочность стали и усложняет сварку по причине сильного окисления.

Никель повышает пластичность и мощность, при этом не ухудшая свариваемость стали.

Молибден при сварке активно окисляется и выгорает, способствуя образованию трещин.

Хром, образующий тугоплавкие карбиды, значительно затрудняет сварку.

Ниобий и титан в процессе сварки соединяются с углеродом и препятствуют образованию карбида хрома, способствуя улучшению свариваемости.

Медь улучшает свариваемость, повышая прочность и пластичность стали, делая ее более устойчивой к коррозии.

Кислород работает на снижение пластичности и прочности стали, ухудшая ее свариваемость.

Азот обладает способностью создавать нитриды, то есть химические соединения с железом, которые повышают твердость и прочность, существенно снижая показатели пластичности стали.

Водород негативно сказывается на свариваемости, поскольку он накапливается в шве, вызывая образование пор и мелких трещин.

Фосфор – вредная добавка, повышающая твердость стали и делающая ее более хрупкой, что приводит к образованию холодных трещин.

Сера крайне нежелательна, поскольку она способствует быстрому образованию горячих трещин. При превышении содержания серы свариваемость резко ухудшается.

Блок: 3/3 | Кол-во символов: 2156
Источник: http://osvarke.net/tehnologiya/svarivaemost-stalej/

Как влияют на свариваемость легирующие примеси?

Влияние главных легирующих элементов на свариваемость стали

Фосфор, сера – вредоносные примеси. Содержание данных химических элементов для низкоуглеродистых сталей 0,4-0,5%.

Углерод – важный компонент в составе сплавов, который определяет такие показатели, как закаливаемость, пластичность, прочность, другие свойства материала. Содержание углерода в пределах 0,25% не воздействует на качество сварки. Наличие более 0,25% данного хим. элемента способствует формированию закалочных соединений, зоны термического влияния, образуются трещины.

Медь. Содержание меди как примеси не более 0,3%, как добавки для низколегированных сталей – пределах 0,15-0,50%, как легирующего компонента – не более одного процента. Медь улучшает коррозионную стойкость металла, при этом не ухудшает показатели качества сваривания.

Марганец. Содержание марганца до одного процента не затрудняет сварочный процесс. Если марганца 1,8-2,5%, то не исключается образование закалочных структур, трещин, зоны термического влияния.

Кремний. Этот химический элемент присутствует в металле как примесь — 0,30 процентов. Такое количество кремния не влияет на показатель качества соединения металлов. При наличии кремния в пределах 0,8-1,5%, он выступает легирующим компонентом. В данном случае существует вероятность формирования тугоплавких оксидов, ухудшающих качество соединения металлов.

Никель, как и хром, присутствует в низкоуглеродистых сталях, его содержание составляет до 0,3%. В низколегированных металлах никеля может быть около 5%, высоколегированных – порядка 35 процентов. Химический компонент повышает пластичность, прочностные характеристики металла, повышает качество сварных соединений.

Хром. Количество данного компонента в низкоуглеродистых сталях ограничено до 0,3 процентов, его содержание в низколегированных металлах может быть в пределах 0,7-3,5%, легированных – 12-18 процентов, высоколегированных примерно 35%. В момент сваривания хром способствует формированию карбидов, значительно ухудшающих коррозионную устойчивость металла. Хром способствует формированию тугоплавких оксидов, которые негативно влияют на качество сварки.

Молибден. Наличие этого химического элемента в металле ограничено 0,8 процентами. Такое количество молибдена позитивно сказывается на прочностных характеристиках сплава, но в процессе сварки элемент выгорает, в результате чего на наплавленном участке изделия формируются трещины.

Ванадий. Содержание этого элемент в легированных сталях может составлять от 0,2 до 0,8 процентов. Ванадий способствует повышению пластичности, вязкости металла, улучшает его структуру, повышает показатель прокаливаемости.

Ниобий, титан. Данные химические компоненты содержатся в жаропрочных, коррозионно-стойких металлах, их концентрация составляет не более одного процента. Ниобий и титан понижают показатель чувствительности металлического сплава к межкристаллитной коррозии.

Блок: 4/5 | Кол-во символов: 2926
Источник: https://electrod.biz/splav/steel/klassifikatsiya-svarivaemosti-staley.html

Характеристики

Свариваемость металлов зависит от их химических и физических свойств, наличия примесей и др. От свариваемости металла зависит выбор технологии его сварки.

Свариваемость сталей определяется по склонности к образованию трещин и механическим свойствам шва, по ней стали разделяются на четыре группы:

— хорошая свариваемость; сварка выполняется без подогрева до, в процессе сварки и после.
— удовлетворительная свариваемость; сварка для предотвращения трещин предварительно нагревается, после сварки нужна термообработка.
— ограниченная свариваемость; сталь склонна к образованию трещин, её предварительно подвергают термообработке, термически обрабатывается после сварки.
— плохая свариваемость, склонность к образованию трещин. Сварка производится с предварительной термообработкой, подогрев проводится и после сварки.

Блок: 4/6 | Кол-во символов: 833
Источник: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B2%D0%B0%D1%80%D0%B8%D0%B2%D0%B0%D0%B5%D0%BC%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C

Литература

Нормативная литература

Техническая литература

Николаев Г. А. Сварка в машиностроении: Справочник в 4-х т. М.: Машиностроение, 1978.
Сварка, резка и пайка металлов / К. К. Хренов. М.: Машиностроение, 1970, 408 с.
Справочник конструктора–машиностроителя. Т. 3. / В. И. Анурьев. М.: Машиностроение. 2000. 859 с.
Марочник сталей и сплавов / В. Г. Сорокин, А. В. Волосникова. – М.: Машиностроение, 1989. – 640 с.
Инструментальные стали. Справочник / Л. А. Позняк. М.: Металлургия, 1977, 168 с.

Блок: 5/6 | Кол-во символов: 500
Источник: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B2%D0%B0%D1%80%D0%B8%D0%B2%D0%B0%D0%B5%D0%BC%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C

Итог

Свариваемость стали считается сравнительным показателем, зависящим от химического состава, физических характеристик, микроструктуры материала. При этом способность создавать высококачественные сварные соединения может корректироваться благодаря продуманному технологическому подходу, выполнения требований, предъявляемых к сварке, наличия современного спецоборудования.

Блок: 5/5 | Кол-во символов: 374
Источник: https://electrod.biz/splav/steel/klassifikatsiya-svarivaemosti-staley.html

Кол-во блоков: 10 | Общее кол-во символов: 11922
Количество использованных доноров: 4
Информация по каждому донору:

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B2%D0%B0%D1%80%D0%B8%D0%B2%D0%B0%D0%B5%D0%BC%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C: использовано 3 блоков из 6, кол-во символов 1960 (16%)
https://WikiMetall. ru/metalloobrabotka/svarivaemost-staley.html: использовано 1 блоков из 3, кол-во символов 3737 (31%)
http://osvarke.net/tehnologiya/svarivaemost-stalej/: использовано 1 блоков из 3, кол-во символов 2156 (18%)
https://electrod.biz/splav/steel/klassifikatsiya-svarivaemosti-staley.html: использовано 4 блоков из 5, кол-во символов 4069 (34%)

Свариваемость металлов — Энциклопедия по машиностроению XXL

Посты для ручной и механизированной сварки металлов и установки для автоматизированной сварки плавлением содержат оборудова]гие, обеспечивающее питание источника сварочной теплоты — электрической дуги, шлаково ванны, электронного или светового луча и т. п. сварочный манипулятор, предназначенный для закрепления и перемещения детали нри сварке, и оборудование, обеспечивающее необходимую защиту свариваемого металла от окисления и загрязнения с помощью флюса, потока или атмосферы защитного газа или вакуума.

[c.123]
При ручной сварке различного рода манипуляторы, позиционеры или стенды применяют для сборки и закрепления деталей, подлежащих сварке. Качество сварного шва во многом определяется искусством сварщика, а нри механическом перемещении изделий —- колебаниями скорости их перемеш,ени/г манипуляторами. Защита свариваемого металла обеспечивается покрытием электрода. При применении н е полуавтоматов для дуговой сварки сварочная ванна защищается флюсом или защитным газом, подаваемым через сварочную головку. [c.123]

В связи с этим необходимо учитывать условия, в которых осуществляется технологический процесс сварки химический состав, размеры и толщину свариваемого металла температуру окру каю-щего воздуха режим сварки, определяющий долевое участие основного металла в формировании шва скорость охлаждения металла шва и зоны термического влияния (з. т. в.) химический состав присадочных материалов их долевое участие в формировании шва, характер протекающих в капле, дуге и сварочной ванне реакций величину пластических деформаций растяжения, возникающих в металле шва, и з. т. в. при его охлаждении. [c.171]

Для вычисления величины сварочных деформаций и некоторых других расчетов бывает необходимо учесть тепловое воздействие на свариваемый металл, определяемое погонной энергией Погонной энергией называется отношение мощности дуги q к скорости сварки Усв [c.182]

Стали мартенситного класса в условиях сварочного термического цикла в участках зоны термического влияния (а также и в металле шва, если он подобен по составу свариваемому металлу) закаливаются на мартенсит. Высокая твердость и низкая деформационная способность металла с мартенситной структурой в результате [c.266]

При применении СОо в качестве защитного газа необходимо учитывать некоторые металлургические особенности процесса сварки, связанные с окислительным действием СОз. При высоких температурах сварочной дуги СОа диссоциирует на оксид углерода СО и кислород О, который, если не принять специальных мер, приводит к окислению свариваемого металла и легирующих элементов. Окислительное действие О нейтрализуется введением в проволоку дополни- [c.197]

По сравнению с аргонодуговой сваркой вольфрамовым электродом плазменная дуга имеет ряд преимуществ. Во-первых, она является более концентрированным источником теплоты и вследствие этого обладает большей проплавляющей способностью. Плазменной дугой можно сваривать металл толщиной до 10 мм без разделки кромок и применения присадочного металла. При этом снижается тепловое влияние дуги на свариваемый металл и уменьшаются сварочные деформации. Во-вторых, плазменная дуга обладает более высокой стабильностью горения, что обеспечивает повышенное качество сварных швов. Это позволяет выполнять так называемую микро-плазменную сварку металла толщиной 0,025—0,8 мм на токах 0,5— 10 А. В-третьих, увеличивая ток и расход газа, можно получить так называемую проникающую плазменную дугу. В этом случае резко возрастет тепловая мощность дуги, скорость истечения и давление плазмы. Такая дуга дает сквозное проплавление и выдувает расплавленный металл (процесс резки). Недостаток плазменной сварки — недолговечность горелок вследствие частого выхода из строя сопел и электродов. [c.200]

Для газовой сварки сталей присадочную проволоку выбирают в зависимости от состава сплава свариваемого металла. Для сварки чугуна применяют специальные литые чугунные стержни для наплавки износостойких покрытий — литые стержни из твердых сплавов. Для сварки цветных металлов и некоторых специальных сплавов используют флюсы, которые могут быть в виде порошков н паст для сварки меди и ее сплавов — кислые флюсы (буру, буру с борной кислотой) для сварки алюминиевых сплавов — бескислородные флюсы на основе фтористых, хлористых солей лития, калия, натрия и кальция. Роль флюса состоит в растворении оксидов и образования шлаков, легко всплывающих на поверхность сварочной ванны. Во флюсы можно вводить элементы, раскисляющие и легирующие наплавленный металл. [c.207]

Типы сварных соединений, выполняемых точечной сваркой, показаны на рис. 5.33. Точечной сваркой изготовляют штампосварные заготовки нри соединении отдельных штампованных элементов сварными точками, В этом случае упрощается технология изготовления сварных узлов и повышается производительность. Точечную сварку применяют для изготовления изделий из низко-углеродистых, углеродистых, низколегированных и высоколегированных сталей, алюминиевых и медных сплавов, Толи ина свариваемых металлов составляет 0.5—5 мм. [c.215]

Основные параметры сварки трением скорость относительного перемещения свариваемых поверхностей, продолжительность на- рева, удельное усилие, пластическая деформация, т. е. осадка. Требуемый для сварки нагрев обусловлен скоростью вращения и осевым усилием. Для получения качественного соединения в конце процесса необходимо быстрое прекращение движения и приложение повышенного давления. Параметры режима сварки трением зависят от свойств свариваемого металла, площади сечения и конфигурации изделия. Сваркой трением соединяют однородные и разнородные металлы и сплавы с различными свойствами, например медь со сталью, алюминий с титаном и др. На рис. 5.4] показаны основные типы соединений, выполняемых сваркой трением. Соединение получают с достаточно высокими механическими свойствами. В про- [c.222]

I. СВАРИВАЕМОСТЬ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ [c.229]

Проведение этих мероприятий во многом зависит от габаритных размеров и конструктивного оформления сварных заготовок. Для сложных заготовок с элементами больших толщин и размеров при наличии криволинейных швов в различных пространственных положе-йиях можно применять только хорошо свариваемые металлы. Последние сваривают универсальными видами сварки, например ручной дуговой покрытыми электродами или полуавтоматической в защитных газах в широком диапазоне режимов. При сварке не нужны, например, подогрев, затрудненный вследствие больших толщин и размеров элементов, а также высокотемпературная термическая обработка, часто невозможная ввиду отсутствия печей и закалочных ванн соответствующего размера. Для простых малогабаритных узлов возможно применение металлов с пониженной свариваемостью, поскольку при их изготовлении используют самые оптимальные с точки зрения свариваемости виды сварки, например электронно-лучевую или диффузионную в вакууме. При этом легко осуществить все необходимые технологические мероприятия и требуемую термическую или механическую обработку после сварки. [c.246]

Основными параметрами режима электрошлаковой сварки проволочным электродом являются следующие величины диаметр электродной проволоки (обычно принимается равным 3 мм), сила сварочного тока, скорость подачи электрода, напряжение на шлаковой ванне, скорость сварки, толщина свариваемого металла, скорость поперечных перемещений электрода, время выдержки у ползуна при сварке с поперечными колебаниями, величина недохода при сварке несколькими проволоками, количество сварочных проволок (электродов), величина зазора, марка флюса, глубина шлаковой ванны, недоход электрода до ползуна. Все эти параметры существенно влияют на качество и формообразование сварного шва и должны правильно подбираться. [c.52]

Повышение силы сварочного тока приводит примерно к пропорциональному увеличению глубины металлической ванны и к некоторому увеличению глубины провара (последнее наблюдается при силе тока не выше 700 А).

В результате коэффициент формы металлической ванны с увеличением силы тока снижается и вероятность образования в шве горячих трещин возрастает. Силу сварочного тока (А) выбирают в зависимости от величины отношения толщины свариваемого металла к числу электродов по формуле [c.53]

Подобрать диаметр электрода по толщине свариваемого металла и силу тока по диаметру электрода. [c.104]

Подобрать диаметр вольфрамового электрода по толщине свариваемого металла и по диаметру электрода подобрать силу сварочного тока (табл. 6), Установить расход Аг = 5-г-7 л/мин. [c.104]

При удалении источника нагрева металл сварочной ванны кристаллизуется, образуя сварной шов, который и соединяет свариваемые элементы в одно целое. Металл сварного шва обычно значительно отличается от o itoBHoro свариваемого металла по химическому составу и структуре, так как металл шва всегда имеет структуру литого металла. Рядом со швом в основном металле под действием термического цикла сварки образуется различной протяженности зона термического влияния, металл которой нагревался в интервале температура плавления — температура критических точек, в результате чего в металле происходят структурные изменения. [c.4]

Техника сварки плавящимся гшектродом. В зависимости от свариваемого металла и его толщины в качестве занщтных газов используют инертные, активные газы или их смеси. В силу физических особепиостей стабильность дуги и ее технологические свойства выше ири исиользовании постоянного тока обратной полярности. При использовании постоянного тока прямой полярности количество расплавляемого электродного металла увеличивается [c.54]

В зависимости от свариваемых металлов и требований, предъявляемых при этом к металлургическим процессам, флюсы могут иметь самые различные композиции. Флюсы принято разделять в зависимости от способа их изготовления, назначения и химического состава. По способу изготовления флюсы разделяют на неплавлетгые (керамические) и плавленые. [c.114]

Толщ1ша свариваемых металлов, №.f (ие более) стали н сплавы….. 12 35 15 5 15 15 30 40 40 [c.163]

Таким образолс, различные участки основного металла характеризуются различными максимальными температурами и различными скоростями нагрева и охлаждения, т. е. подвергаются своеобразной термообработке. Поэтому структура и свойства основного металла в различных участках сварного соединения различны. Зону основного металла, в которой под воздействием термического цикла при сварке произо1нли фазовые и структурные изменения, называют зоной термического влияния. Характер этих превращений и протяженность зоны термического влияния зависят от состава и теплофизических свойств свариваемого металла, способа и режима сварки, типа сварного соединения и т. п. [c.211]

Свойства riapm.ix соединений высокохромыстых сталей, наиболее близкие к свойствам катаного или кованого основного металла, могут быть получены только в тех случаях, если хнмнческнй состав металла ншов подобен свойствам свариваемого металла н после сварки возможна термообработка в виде высокого отпуска. Однако это но всегда выполнимо, особенно в условиях монтажа или ремонта. [c.264]

Горячая сварка чугуна позволяет получать сварные соединения, равиоп,ениые свариваемому металлу (но механическим характеристикам, плотности, обрабатываемости и др. ), однако это трудоемкий и дорогостоящий процесс. Вместе с этим в ряде случаев п])актпчески к сварным соединениям чугуна не предъявляется таких требований. Часто, нанример, достаточно обеспечить только равиопрочность или только хорошую обрабатываемость или плотность сварных швов. С помощью различных металлургических и технологических средств можно получить сварные соединения чугуна с темн или иными свойствами при сварке с невысоким подогревом или вовсе без предварительного подогрева (т. е, с помощью полугорячей или холодной сварки). [c.330]

При иеплавяп( емся электроде сварку выполняют на переменном токе илн на постоянном токе прямой полярности. При сварке плавящимся электродом используют постоянный ток обратной полярности. Выбор диаметра вольфрамового электрода и присадки зависит от толщины свариваемого металла. [c.347]

Раз есть реальные способы, то можно в общем случае считать, что шов равнопрочен с основным металлом. Принципиально иное положение околошовной зоны. Состав околошов-ной зоны при сварке не изменяется, но меняется и не в лучшую сторону ее строение. Реакщ я основного металла на термический цикл сварки и характеризует в первую очередь свариваемость металла. [c.399]

Сварку неплавящимся электродом ведут на постоянном токе прямой полярности. В этом случае дуга легко зажигается и горит устойчиво при напряжении 10—15 В. При обратной полярности возрастает напряжение дуги, уменьшается устойчивость ее горения и снижается сто » кость электрода. Эти особенности дуги обратной полярности делают ее непригодной для непосредственного применения в сварочном процессе. Однако дуга обратной полярности обладает одним важным технологическим свойством при ее действии с поверхности свариваемого металла удаляются оксиды. Одно из объяснений этого явления заключается в том, что поверхность металла бомбарди- [c.195]

Электрошлаковую сварку широко применяют в тяжелом машиностроении для изготовления ковано-сварных и лито-сварных констру кций, таких, как станины и дета чи моицилх прессов и станков, коленчатые валы судовых дизелей, роторы и валы гидротурбин, котлы высокого давления и т, п. (рис. 5.14). Толщина свариваемого металла составляет 50—2000 мм. [c.202]

Электросопротивление R,, имеет наибольшее значение, так как из-за неровностей поверхности стыка даже после тщательной обработки заготовки соприкасаются только в отдельных точках (рис. 5.25). В связи с этим действительное сечение металла, через которое проходит ток, резко уменьшается. Кроме того, на поверхности свариваемого металла имеются пленки оксидов н загрязнения с малой электропроводимостью, которые также увеличивают электросопротивление контакта. В результате в точках контакта металл нагревается до термопластического состояния или до оплавления. При непрерывном сдавливаиип нагретых заготовок образуются новые точки соирнкосновения, пока не произойдет полное сближение до межатомных расстояний, т. е. сварка поверхносте . [c.211]

При диффузионной сварке соединение образуется в ре зультате взаимной диффузии атомов в поверхностных слоях контак тирующих материалов, находящихся в твердом состоянии. Температура нагрева при сварке несколько выше или ниже температурь рекристаллизации более легкоплавкового материала. Диффузионную сварку в большинстве случаев выполняют в вакууме, однако она возможна в атмосфере инертных защитных газов. Свариваемые за готовки 3 (рис. 5.45) устанавливают внутри охлаждаемой металлической камеры 2, в которой создается вакуум 133(l(H-f-10″ ) Па, и нагревают с помощью вольфрамового или молибденового нагревателя или индуктора ТВЧ 4 (5 — к вакуум1юму насосу 6 — к высокочастотному генератору).Может быть исиользоваитакже и электронный луч, позволяющий нагревать заготовки с eui,e более высокими скоростями, чем при использовании ТЕ Ч. Электронный луч применяют для нагрева тугоплавких металлов и сплавов. После тогй как достигнута требуемая температура, к заготовкам прикладывают с помощью механического /, гидравлического или пневматического устройства небольшое сжимающее давление (1—20 МПа) в течение 5—20 мин. Такая длительная выдержка увеличивает площадь контакта между предварительно очищенными свариваемыми поверхностями заготовок. Время нагрева определяется родом свариваемого металла, размерами и конфигурациями заготовок. [c.226]

Для получения сварных соединений, равноценных по работоспо-собностн основному металлу, при конструировании сварных загоао-вок следует по возможности выбирать хорошо свариваемые металлы. К таким металлам относятся спокойные низкоуглеродистые стали и многие низколегированные стали, ряд сплавов цветных металлов, применение которых не ограничивается какими-либо требованиями к виду и режимам сварки. [c.246]

В книге изложены основы теории сварки (сущность, клас сификация, физико-химические процессы, деформации и напри-жения, свариваемость металлов), кратко описано устройство оборудования и аппаратуры для дуговой и газовой сварки, наплавки Н резки рассмотрены приемы выполнения различных сварных швов, приведены ведения о перспективных видах сварки, механизации и автоматизации сварочного производства. [c.2]

Лекции по свариваемости металлов — документ, страница 9

Общие вопросы свариваемости [2] определяются влиянием термического цикла сварки на физические свойства металла: его прочность и пластичность. Для Си эти свойства будут зависеть от степени ее чистоты. Так, Си с повышенной концентрацией водорода может иметь провал пластичности в интервале температур 350—450°, который для чистой меди обычно не регистрируется.

Сварка чистой Си существенно отличается от сварки сталей в силу особенностей теплофизических свойств этих металлов. Большие тепло- и температуропроводности Си создают высокие градиенты температуры и скорости охлаждения, а также определяют малое время существования сварочной ванны, что требует применения повышенной погонной энергии или предварительного подогрева, а это является нежелательным осложнением технологии сварки. Значительный коэффициент линейного расширения и его зависимость от температуры вызывают необходимость сварки при жестком закреплении кромок или по прихваткам. При большой толщине металла следует регулировать величину зазора при сварке. Малое время существования сварочной ванны в жидком состоянии ограничивает возможности ее металлургической обработки. В частности, при раскислении меди требуются более активные раскислители, чем при сварке сталей.

1.1 Сопротивляемость горячим трещинам

Особенностью сварки Си и ее сплавов является склонность швов к образованию горячих трещин. Кислород, сурьма, висмут, сера и свинец образуют с медью легкоплавкие эвтектики, которые скапливаются по границам кристаллитов. Это требует ограничения содержания примесей в меди: О2 — до 0,03, Bi — до 0,003, Sb — до 0,005, РЬ —до 0,03% (по массе) [3]. Для ответственных конструкций содержание этих примесей должно быть еще ниже: O2<0,0J, Bi<0,0005, Pb<0,004 % [3]. Для особо ответственных изделий содержание Ог должно быть значительно ниже — менее 0,003% (по массе). Содержание S не должно превышать 0,1 % (по массе).

1.2 Склонность к порообразованию

Медь и ее сплавы проявляют повышенную склонность к образованию пор в металле шва и околошовной зоне. Причиной образования пор является водород, водяные пары или образующийся углекислый газ при взаимодействии окиси углерода с закисью меди.

Высокие градиенты температуры способствуют развитию термической диффузии водорода в зоне термического влияния, что приводит к сегрегации водорода вблизи линии сплавления и увеличивает вероятность возникновения дефектов: пор, трещин [4]. Растворимость водорода в меди зависит от содержания в ней кислорода и легирующих компонентов.

При сварке латуней причиной пористости может стать испарение Zn, температура кипения которого ниже температуры плавления Си и составляет 907 °С. Испарение Zn уменьшает введение Mn или Si.

При сварке бронз выгорание легирующих примесей также может стать причиной появления пористости.

Для сварки меди и её сплавов применяют такие способы сварки как:газовая сварка; Ручная сварк,которая выполняется на постоянном токе обратной полярности; Автоматическая сварка под флюсом. Основным преимуществом автоматической сварки Си под флюсом является возможность получения стабильных высоких механических свойств без предварительного подогрева;

Другие способы сварки. Медь, как металл высокой пластичности, хорошо сваривается всеми видами сварки термомеханического* класса, кроме контактной сварки, так как медь обладает малым переходным электрическим сопротивлением. Для приварки выводов из тонких медных проволок в изделиях электронной техники используют термокомпрессионную сварку. Для более крупных изделий сложной конфигурации широко применяют диффузионную сварку в вакууме, позволяющую получать соединения меди не только с медью, но и с другими металлами и даже неметаллическими материалами.

Холодную сварку меди пластической деформацией сдвига или сдавливания используют для сварки медных шин в энергетических установках. В этом случае обеспечивается удовлетворительное электрическое сопротивление сварных соединений.

8.5 Свариваемость никеля и его сплавов

Характерной особенностью никеля является сохранение пластических свойств при высоких и низких температурах (табл. 28.1) [3].

Никель обладает высокой коррозионной стойкостью при обычной температуре и при нагревании. При обычной температуре воздух и вода не действуют на металлический никель. При нагревании Ni взаимодействует с О2, S, Se, Sb, Ρ, С, Si и В. Никель в твердом и расплавленном состоянии поглощает водород больше, чем медь.

2.1 Основные марки, структура и механические свойства

Никелевые сплавы, содержащие 55 % и более Ni, являются важнейшими конструкционными материалами благодаря их высокой коррозионной стойкости, жаростойкости и жаропрочности, достаточной пластичности. Наиболее распространены сплавы Ni с Си, Cr, Mo, Al, Fe, Ti, Be. Никелевые сплавы условно можно разделить на четыре группы: конструкционные, тер-моэлектродные, жаростойкие и сплавы с особыми свойствами. К первой группе относятся сплавы на медноникелевой основе (монель, мельхиор, нейзильбер и др.). Их химический состав определяется ГОСТ 492—73. Конструкционные сплавы отличаются повышенными механическими свойствами и высокой коррозионной стойкостью. Один из наиболее распространенных сплавов этой группы сплав монель НМЖМц-28-2,5-1,5 имеет структуру типа твердого раствора. Предел прочности этого сплава выше 440 МПа, относительное удлинение больше 25 %, он хорошо обрабатывается в холодном и горячем состоянии, удовлетворительно сваривается.

Ко второй группе относятся сплавы типа хромель, алюмель, копель, манганин, константан. Эти сплавы отличаются большой электродвижущей силой и высоким удельным сопротивлением при малом температурном коэффициенте электросопротивления. Применяются они для изготовления прецизионных приборов, термопар и компенсационных проводов.

К третьей группе относятся нихромы, отличающиеся высокой жаропрочностью и жаростойкостью и применяющиеся главным образом для изготовления электронагревательных приборов, потенциометрических обмоток, малогабаритных сопротивлений. Химический состав сплавов этой группы определяется ГОСТ 5632—72, ГОСТ 12766—67. Основными компонентами этой группы никелевых сплавов являются хром и железо.

К четвертой группе можно отнести сплавы, обладающие высокой проницаемостью в магнитных полях, например пермаллой, сплавы с особыми упругими свойствами (инвар) и другие (ГОСТ 10-160—75). изменя-ющих свои линейные размеры в интервале температур —60ч-+100°С, или, наоборот, для создания термобиметаллов, состоящих из нескольких слоев металла или сплава с различными коэффициентами теплового расширения. Слои термобиметалла прочно соединяются между собой по всей поверхности сопротивления сваркой. При изготовлении термобиметаллических элементов к материалу предъявляются повышенные требования по свариваемости.

2.2 Сопротивляемость кристаллизационным трещинам

Сварка Ni и его сплавов затруднена вследствие высокой чувствительности к примесям. Наиболее отрицательное влияние на качество сварных швов оказывают С и S. Содержание С ограничивают до 0,15% (по массе), а в некоторых сплавах — до 0,05 % (по массе).

Сера обладает большим химическим сродством к никелю. Особенно это заметно при температурах выше 400 °С, когда в течение.короткого времени образуется сульфид никеля, дающий легкоплавкую эвтектику с никелем с температурой плавления 645 °С, которая располагается по границам зерен металла и может привести к появлению кристаллизационных трещин. Сульфид никеля может образоваться, если с никелем соприкасаются материалы, которые содержат даже небольшие количества серы, например горючие материалы, масла, краски и т. д. Количество серы в сплавах ограничивают 0,005%—0,03% (по массе). Введение в сплав небольшого количества лития [0,004—0,006% (по массе)] резко уменьшает влияние серы [8].

Фосфор образует эвтектику №зР—Ni с температурой плавления 880 °С и также может привести к появлению кристаллизационных трещин, его содержание ограничивают 0,005 % (по массе). Свинец и висмут снижают технологические свойства никелевых сплавов, их содержание ограничивают 0,002— 0,005% (по массе).

2.3 Склонность к порообразованию

Никель и его сплавы проявляют большую склонность к образованию пор вследствие хорошей растворимости в расплавленном металле азота, водорода, кислорода и резкого снижения растворимости при затвердевании металла. Легирование шва Ti, Сг и V уменьшает пористость, а легирование Mn, С, Si, Fe увеличивает. При аргонодуговой сварке вероятность образования пор уменьшается с повышением качества защиты зоны сварки.

2.4 Физико-химические особенности

При сварке Ni и его сплавов, особенно с Си, основной металл не претерпевает структурных превращений, не закаливается, поэтому нет необходимости применять предварительный подогрев или последующую термообработку.

Некоторые сплавы Ni, особенно с Сг и Мо, проявляют склонность к межкристаллитной коррозии, для предотвращения которой сварное соединение подвергают отжигу. Сваривать такие

сплавы газовой сваркой нежелательно, так как длительное воздействие высокой температуры может привести к понижению коррозионной стойкости.

При сварке никеля и его сплавов для улучшения свариваемости приходится вводить в зону сварки легирующие компоненты, поэтому химический состав сварного шва отличается от основного металла.

В зависимости от способа сварки никеля могут быть применены различные методы легирования металла шва. Наиболее надежным методом легирования является применение электродной проволоки определенного состава в сочетании с пассивным нелегирующим электродным покрытием, с флюсом или использование сварки в инертных газах.

2.5 Способы сварки. Преимуществом аргоно-дуговой сварки является возможность обеспечения качественной защиты инертным газом сварочной ванны от взаимодействия с компонентами воздуха СЬ, N2, Нг, в результате чего предупреждается порообразование, трещино-образование и другие дефекты. При недостаточной защите поверхность шва становится складчатой, и на рентгенограммах сварных соединений оксидные плены в складках шва могут расшифровываться как трещины.

Сборку деталей рекомендуется выполнять в зажимных приспособлениях без прихваток

При сварке никелевых сплавов с нержавеющей сталью 12Х18Н10Т в ряде случаев целесообразно смещать вольфрамовый или плавящийся электрод от стыка свариваемых кромок в сторону стали на величину, указанную в табл. 28.4, для симметричного формирования шва относительно стыка изделий.

Для повышения стойкости сварных соединений жаропрочных дисперсионно-твердеющих» никелевых сплавов против растрескивания при нагревах необходимо заготовки деталей, подлежащих сварке, подвергать стабилизирующей термической обработке. Режимы стабилизации устанавливают в каждом конкретном случае при отработке технологии.

Сварные соединения, не подвергаемые упрочнению после сварки, а также соединения монтажные и другие, не допускающие термической обработки по своей конструкции, следует преимущественно выполнять с присадкой Св-06Х15Н60М15 по ГОСТ 2246—70.

С учетом склонности никелевых сплавов к образованию горячих трещин при сварке следует применять стыковые соединения или угловые и тавровые с полным проваром, как не имеющие концентратора напряжений в сравнении с другими типами соединений. При сварке никелевых сплавов с нержавеющей сталью 12Х18Н10Т в ряде случаев целесообразно смещать вольфрамовый или плавящийся электрод от стыка свариваемых кромок в сторону стали на величину, указанную в табл. 28.4, для симметричного формирования шва относительно стыка изделий.

Для повышения стойкости против горячих трещин предусматривают гарантированный зазор между свариваемыми кромками стыковых соединений для обеспечения свободной усадки металла. Величину зазора выбирают при отработке технологии.

Для получения сварных швов с гарантированным проваром и с целью уменьшения пористости в сварных соединениях никелевых сплавов применяют способ аргонодуговой сварки с использованием активирующих флюсов (АФ). Способ обеспечивает получение более широкого проплава и более узкой лицевой стороны шва по сравнению с обычной аргонодуговой сваркой. В табл. 28.5 приведен химический состав флюса, рекомендуемый при сварке никелевых сплавов.

С целью предупреждения образования пор в металле шва наносить АФ рекомендуется непосредственно перед сваркой. Оставшийся на поверхности швов налет шлака АФ не оказывает отрицательного влияния на механические свойства и коррозионную стойкость соединений.

Свариваемость сталей и сплавов — презентация онлайн

1. Свариваемость сталей и сплавов

1
Свариваемость – способность стали
(металла) или сочетания металлов
образовывать при установленной
технологии сварки соединение,
отвечающее эксплуатационным
требованиям.

3. В сварочной практике различают свариваемость физическую и технологическую

Физическая свариваемость — свойство
материалов давать монолитное соединение с
химической связью. Такой свариваемостью
обладают практически все технические сплавы и
чистые металлы, а также ряд сочетаний металлов
с неметаллами
Технологическая свариваемость отражает реакцию
материала на тепловое, силовое и
металлургическое воздействие сварки.
Эта реакция
оценивается при сравнении механических свойств
металла сварных соединений и одноименных
свойств основного металла (например, прочности,
пластичности, ударной вязкости и др.).
3
При сварке плавлением свариваются
металлы, имеющие хорошую
взаимную растворимость. Хорошую
свариваемость имеют все однородные
металлы, например сталь со сталью,
чугун с чугуном, медь с медью и т. п.
Любые металлы при сварке
плавлением могут образовывать
сварные соединения
удовлетворительного качества.

5. Физическая свариваемость

6. Технологическая свариваемость

Стойкость к образованию горячих
и холодных трещин
6

7. Технологическая свариваемость

Отсутствие пор и шлаковых включений
7

8. Технологическая свариваемость

Отсутствие оксидных пленок на
поверхности металла
8
При сварке плавлением свариваются
только те металлы, которые имеют
хорошую взаимную растворимость.
Хорошо свариваются все однородные
металлы
Для обеспечения свариваемости
разнородных металлов применяют
третий металл, обладающий взаимной
растворимостью со свариваемыми
металлами
9
Разница между металлами,
обладающими хорошей и плохой
свариваемостью, заключается в том,
что при сварке последних необходима
более сложная технология (строгое
соблюдение параметров режима,
предварительный подогрев,
термическая обработка, облицовка
кромок, последующая термообработка
и т.

д.).
10

11. Признаки плохой свариваемости

Склонность металла к
перегреву
образованию закалочных структур
охрупчиванию в зоне сварки
образованию трещин в металле шва и
переходной зоне
Образованию других дефектов при сварке
(пор, раковин, несплавлений и т.д.)
11
Существует примерно
150 способов
определения свариваемости
металлов и их сплавов
12

13. Оценка стойкости материалов против образования горячих (кристаллизационных) трещин

а) составная листовая проба МГТУ;
в) проба Ходдкрофта – «рыбья кость»;
и Mg сплавы)
б) проба ИМЕТ;
в) крестовидная проба
(Al
13

14. Оценка стойкости материалов против образования горячих (кристаллизационных) трещин

а) проба Пеллини;
б) кольцевая сегментная
проба;
в) проба с кольцевым
многослойным швом;
г) образец с канавками
14

15. Оценка стойкости материалов против образования холодных трещин

Метод МГТУ
Проба «Тэккен»
Крестовая проба (Канада)
15

16.

Свариваемость стали в зависимости от ее химического состава Наибольшее влияние на свариваемость
стали оказывает количество содержащегося
в ней
углерода
легирующих компонентов
С увеличением содержания углерода
и ряда легирующих элементов
свариваемость сталей ухудшается.
16

17. Количественная характеристика свариваемости: Эквивалентное содержание углерода

где С – содержание углерода, %;
Mn, Cr… — содержание легирующих элементов, %
17

18. Количественная характеристика свариваемости

19. Особенности сварки сталей разных групп свариваемости

19
20

21. Оценка склонности сталей к образованию трещин

Наиболее простым способом оценки свариваемости
сталей является оценка их склонности к образованию
горячих трещин по расчету показателя UCS
(по ЕN 1011—2) на основе содержания (%) легирующих
элементов. Метод оценки разработан в России.
UCS— единицы склонности к горячим трещинам.

Для углеродистых и низколегированных сталей расчет ведут
по выражению:
UCS = 230С + 190S + 75Р + 45Nb — 12,3Si — 5,4Мп – 1
При UCS
образованию трещин, а при UCS > 30 низкую.
21

22. Оценка склонности сталей к образованию трещин

Склонность низколегированных сталей
к образованию холодных трещин можно
использовать расчет по эквиваленту углерода Сэкв (%)
по соотношению:
Сэкв = С + Мn/6 + Si/24 + Сг/5 +
Ni/40 + Мо/4 + V/14 + Сu/13 + Р/2
Медь и фосфор учитывают, если их содержание:
Сu >0,5
%, Р >0,05 %.
Стали, у которых Сэкв > 0,35%, считают склонными к
образованию холодных трещин.
Увеличение толщины свариваемого материала ухудшает его
свариваемость и в ряде случаев это надо учитывать.
22

23. Оценка склонности сталей к образованию трещин

Для низкоуглеродистых сталей:
Сэкв = С + Мn/6 + 0,0025S ≤ 0,5 %
Для легированных сталей:
Сэкв = С + Мn/20 + Ni/15 + (Сг + Мо +
V)/10 + 0,0025S ≤ 0,45 %
Если полученная величина Сэкв.

выше указанных
значений, то при сварке стали следует
производить ее предварительный подогрев,
температуру которого определяют по
соотношению
Тпод = 350√Сэкв – 0,25
23

24. Показатели склонности к горячим трещинам

Лучшие металлы для сварки

Лучшие металлы для сварки зависят от дизайна и бюджета проекта, навыков и опыта сварщика, а также используемого процесса сварки. Сварке поддается практически любой металл, но некоторые из них проще других для создания качественного, бездефектного сварного шва.

Для некоторых видов металла требуется специальное оборудование, такое как вакуумная или газовая камера, ограничения по тепловому воздействию или пред- и послесварочная термообработка. Некоторые лучше работают с другими типами сварки, будь то электродуговая сварка, TIG или MIG.Очень важно правильно выбрать электрод и присадочный материал для основного металла и следовать предписанным процедурам сварки. Каждая конкретная ситуация зависит от химического состава основного металла.

Низкоуглеродистая сталь

Также известная как мягкая сталь, низкоуглеродистая сталь содержит очень небольшой процент углерода (менее 0,3%) и примерно до 0,4% марганца (сталь AISI 1018). Эта широко используемая сталь очень пластична из-за низкого содержания углерода.Высокая пластичность означает высокую свариваемость, поскольку снижает вероятность появления хрупкости в зоне термического влияния (ЗТВ), что может привести к водородному растрескиванию. Низкоуглеродистая сталь может быть сварена практически любым типом оборудования и является одним из лучших металлов для сварки.

Нержавеющая сталь

может хорошо поддаваться сварке, в зависимости от марки. Ферритные и аустенитные нержавеющие стали можно сваривать довольно легко, но не мартенситные нержавеющие стали, которые склонны к растрескиванию.Нержавеющая сталь имеет тенденцию деформироваться под воздействием высоких температур, что может повлиять на форму и прочность конечной заготовки. Другая проблема заключается в том, что хром в нержавеющей стали соединяется с углеродом во время процесса сварки, делая деталь более восприимчивой к ржавчине без защитного слоя из оксида хрома. Чтобы предотвратить эту проблему, не нагревайте заготовку выше рекомендуемой температуры или выбирайте нержавеющую сталь с низким содержанием углерода.

Алюминий

Создание бездефектного сварного шва алюминия отличается от сварки стали, но его можно выполнить, следуя предписанным рекомендациям.Выбор правильного класса очень важен, так как некоторые типы гораздо легче сваривать, чем другие. Из-за высокой теплопроводности алюминия тепло очень быстро отводится от сварного шва. Для подачи необходимого тепла может потребоваться оборудование с более высоким сварочным током. При охлаждении алюминий дает усадку значительно больше, чем сталь, поэтому необходимо соблюдать особую осторожность, чтобы предотвратить появление кратеров и трещин. Наконец, покрытие из натурального оксида алюминия на основном металле может добавлять загрязняющие вещества, и его следует удалить перед сваркой, чтобы избежать образования пор в сварном шве.

Прочие типы металлов

Можно сваривать другие металлы, включая магний, медь, чугун, титан и суперсплавы, такие как инконель. Как правило, для них требуется специальное оборудование и специальные навыки, что делает их менее пригодными для сварки в традиционных мастерских и у любителей.

Industrial Metal Supply — универсальный магазин на юго-западе, где можно купить все, что связано с металлом. Посетите наш каталог, где представлен широкий выбор изделий из металла, включая сталь, нержавеющую сталь и алюминий, а также все машины, расходные материалы и аксессуары, необходимые для сварки.

WP-307 Сварка реактивных металлов

Химически активными металлами по классификации являются цирконий, титан и бериллий. Мы также включаем сюда тантал и колумбий (ниобий), которые относятся к классу тугоплавких материалов и также представляют собой аналогичные проблемы для инженера-сварщика.

Аэрокосмическая, автомобильная, медицинская и военная промышленность все чаще используют все эти материалы. У них есть много технологических преимуществ, поскольку они долговечны, имеют низкую плотность, биосовместимы и обладают высокой коррозионной стойкостью, но они дороги.Процедуры сварки должны быть тщательно разработаны и строго применяться, чтобы избежать дорогостоящих отходов, переделок или риска отказа в обслуживании.

Успешные методы соединения плавлением развились1 с тех пор, как сплавы были впервые использованы в технических приложениях. Большинство металлургических проблем, даже с учетом сварки разнородных металлов, решены, а присадочные материалы легко доступны.

Тем не менее, их реактивная природа делает необходимым продолжать выполнять требования по тщательной предварительной очистке и, в частности, окислению при высоких температурах, связанных с дуговой сваркой.

Чистота

Сварочный ремонт находящейся в эксплуатации установки представляет наиболее сложную ситуацию для сварки реактивных и тугоплавких сплавов. Оборудование обычно грязное и может иметь на поверхности технологическую накипь. В большинстве случаев ремонт должен производиться на открытом воздухе, где рабочая зона и условия не оптимальны для сварки реактивных металлов — окружающая среда обычно грязная. Высокая влажность и ветер также мешают процессу сварки.

Кроме того, остановки производства, требующие ремонта оборудования, обычно приводят к необходимости быстро завершить работу.Однако есть небольшая заслуга в том, чтобы срезать углы. Ремонт, который должен выполняться в сварных швах с частичным проплавлением или в местах наличия щелей, представляет собой особую проблему из-за загрязнения щелей.

Плохо подготовленные поверхности могут привести к загрязнению сварного шва и привести к преждевременному выходу из строя и повторному ремонту сварки. В целом, будьте готовы потратить больше времени на подготовку к сварке, чем на саму сварку, когда работа выполняется на месте.

Даже в более чистых условиях, преобладающих на большинстве производственных площадок, по-прежнему необходимо подготовить поверхности, удалив все загрязнения перед сваркой. Доступна опубликованная информация о методах очистки 2–8, но основные принципы заключаются в том, чтобы очистить поверхности от любых продуктов коррозии и другого мусора, затем обезжирить и, наконец, высушить. Подготовленные поверхности должны быть затем защищены покрытием до тех пор, пока не будут сделаны какие-либо соединения.

Защита от окисления

Реактивные металлы имеют сильное сродство к кислороду при температурах, преобладающих при сварке плавлением, и при соединении образуют очень стабильные соединения.Тугоплавкие металлы обладают многими из тех же характеристик. Окисление будет видно визуально в виде обесцвечивания, как видно из рисунка 1.


Сварка с использованием кислорода 500 ppm в продувочном газе	Сварка с содержанием кислорода 70 ppm в продувочном газе	Сварка с использованием кислорода 12 ppm в продувочном газе

В целом можно предположить, что для титана и других тугоплавких и реакционноспособных сплавов необходим уровень 20 частей на миллион, если нужно избежать окисления.

Изменение цвета само по себе может быть приемлемым и может быть удалено механически после сварки, но более важным результатом загрязнения кислородом является влияние на механические свойства. Прочность на растяжение часто увеличивается, но за счет потери пластичности. Также может наблюдаться резкое снижение коррозионной стойкости. Поскольку в основном эти сплавы используются там, где необходимы прочность и коррозионная стойкость, окисление явно неприемлемо.

Таким образом, необходима защита, которая достигается путем окружения соединения инертным газом, таким как аргон или гелий. Тем не менее, газовая защита, связанная со стандартной горелкой GTAW, неадекватна, обеспечивая недостаточное укрытие. Специализированное оборудование для продувки эволюционировало за последние 25 лет.

Подвижные щитки®

Дополнительное покрытие, обеспечиваемое задними экранами, не только защищает зону плавления, но и обеспечивает защиту от инертного газа всего горячего прилегающего металла. Рисунок 2.


	В целом можно предположить, что для титана и других тугоплавких и реакционноспособных сплавов необходим уровень 20 частей на миллион, если нужно избежать окисления.

Висячие щитки, изготовленные на заказ, имеются в продаже, но они неизбежно дороги и имеют ограниченное применение. Экраны, выпускаемые под маркой Argweld®, обладают встроенной гибкостью.

Для изогнутых форм, например, труб, трубок и цилиндрических сосудов, доступны висячие щитки, соответствующие определенному диаметру. Они могут быть сконфигурированы как для внутренней, так и для внешней сварки, а также есть версии для механизированной сварки.

Flat Trailing Shields® для плоских, листовых и прямоугольных резервуаров доступны в небольших облегченных версиях для ручной сварки или, как и радиусные версии, в более крупных и прочных версиях для крепления к автоматическим/механизированным сварочным системам.

Argweld® Trailing Shields® были разработаны специально для использования со сварочными горелками GTAW (TIG) или PAW (плазма) и обеспечивают высокий уровень дополнительной защиты от инертного газа в дополнение к той, которую обеспечивает основная горелка.

Рис. 3 Argweld Weld Trailing Shield®

Продувка труб и трубок

Системы защиты корня шва основаны на герметизации внутренней части трубы по обе стороны от зоны сварки с последующим вытеснением воздуха инертным газом.Уплотнения должны быть надежными и герметичными, эффективными и легко вставляться и сниматься. Инертный газ должен иметь качество, соответствующее необходимости защиты расплавленного металла.

Поток газа должен быть ламинарным для поддержания высокого уровня защиты, а давление должно регулироваться для обеспечения надлежащего охвата, но без выброса расплавленного металла из соединения. Раньше, если оглянуться назад, примитивные системы, в основном самодельные и индивидуально изготовленные с большими затратами, включали использование дисков из бумаги, картона, дерева и полистирола. Часто они в лучшем случае обеспечивали плохую герметизацию, а иногда и воспламенялись — удовлетворительное удаление после сварки представляло собой проблему.

Обеспечение того, чтобы во время продувки был удален весь кислород, полностью зависело от навыков и опыта оператора.

Были регулярные случаи, когда защита оказывалась неадекватной, и соединение приходилось переделывать с последующими расходами и потерей времени. Удивительно, что эти методы до сих пор используются даже известными производственными компаниями по всему миру.

Рис. 4 Концепция продувки труб и трубок

Системы Argweld® были разработаны для ускорения сварки труб. Это было реализовано с помощью конструкции, которая обеспечивает легкую и точную установку в нужное положение и за счет ограничения объема продувки.

Ассортимент продукции, включающий QuickPurge® и PurgeElite® (рис. 5 и 6), успешно используется во всем мире при сварке реактивных и тугоплавких сплавов для атомной промышленности, производства сжиженного природного газа, аэрокосмической и перерабатывающей промышленности. .

Гибкие корпуса®

Наивысший уровень защиты обеспечивается при сварке в вакууме, как, например, в электронно-лучевом процессе. В менее эффективном процессе используется металлический корпус, «бардачок», который может быть заполнен инертным газом. Оба эти метода относительно дороги в производстве и оправданы только компаниями, занимающимися крупносерийным производством, где стоимость может быть легко амортизирована.

Конструкционные полимеры
, стабилизированные ультрафиолетовым излучением, используются при производстве гибких корпусов. Толщина материала номинально 480 микрон.
Установлена большая герметичная молния с основным доступом. В каждом корпусе предусмотрены дополнительные точки входа для перчаток оператора, порты для доступа к сварочным горелкам, электроснабжению и охлаждающей воде, а также входные и выпускные отверстия для продувочного газа.

Рис. 7.Сальники для подачи электричества, сварочной горелки и воды через Рис. 8. Стандартный корпус среднего размера с большой входной застежкой-молнией,
двумя наборами перчаточных портов и почтовым портом

Приборы для измерения остаточного кислорода
Любой эффективный процесс продувки сварного шва должен поддерживаться подходящим оборудованием для обнаружения кислорода. Мониторы продувки сварных швов® были разработаны для удовлетворения потребности в надежных, надежных и чувствительных измерениях.Для сварки реактивных и тугоплавких сплавов они должны быть способны измерять уровень кислорода до 10 частей на миллион.
Например, прибор PurgeEye® 300 Plus производства Huntingdon Fusion Techniques HFT® с исключительной точностью считывает до 10 частей на миллион и имеет диапазон отображения от 1000 до 10 частей на миллион.
Прибор работает от сети и имеет встроенное программное обеспечение для управления внешними устройствами, такими как источники питания или аварийные сигналы, а также программное обеспечение для проведения анализа контроля качества при подключении к ПК.

Рис. 9. Альтернативной версией этой модели является PurgeEye®500 Desk, см. ниже, который имеет встроенный насос для забора проб по времени, когда отсутствует регулярный свободный поток газа.

Весь ассортимент продукции Argweld® поддерживается обширной технической библиотекой публикаций, включая технические заметки, информационные документы, материалы конференций и рецензируемые международные статьи. Они доступны онлайн по заявке в Huntingdon Fusion Techniques HFT®.
Каталожные номера
ASME International, Three Park Avenue, NY 10016, USA
TWI Job Knowledge Pt II, The Welding Institute, Cambridge CB21 6AL, UK
Дж. Уотсон, Новости сварочной отрасли, сентябрь 2013 г.
Американское общество сварщиков, 8669 NW 36 Street, Майами, Флорида 33166-6672
АТИ Ва Чанг, П.О. Box 460, Олбани, Орегон 97321
Д Хаас, Изготовитель, апрель 2004 г.
Arc-Zone, Лас-Пальмас Драйв, Карлсбад, Калифорния 92011-1551
Технические условия для очистки, сварки плавлением…., Технический меморандум НАСА TM 67879, Исследовательский центр Льюиса, июль 1971 г.
Сварка титана и его сплавов — часть I, Институт сварки, Кембридж CB21 6AL, Великобритания
Miller Electric Manufacturing Co., Эпплтон, Висконсин 54912-1079 США
Argweld® — зарегистрированная линейка продуктов компании Huntingdon Fusion Techniques в Великобритании. www.huntingdonfusion.com

Доктор Майкл Дж. Флетчер M.Sc. Металлургия
Университет Лафборо
Delta Consultants

Загрузить Информационный документ № 307 — сварка реактивных металлов

Этот документ White Paper является успешно опубликованным в журналах по всему миру , нажав на логотип, вы можете прочитать статью:

Huntingdon Fusion Techniques HFT® являются гордыми членами из:

Вам не разрешается использовать или копировать любой из этих материалов или содержимого без письменного разрешения Huntingdon Fusion Techniques HFT®, защищенного авторскими правами.Все права принадлежат исключительно компании Huntingdon Fusion Techniques HFT®. Не для любого воспроизведения без согласия.

Сварка разнородных металлов: что нужно и чего нельзя делать
Скорее всего, вы слышали страшилки о сварке разнородных металлов. Принятие правильных мер предосторожности во время этих опасных сварных швов может означать разницу между улучшением вашей технологической трубопроводной системы и возникновением долговременных головных болей.
К счастью, если вы сейчас потратите несколько минут на то, чтобы понять опасности и преимущества сварки различных металлов, вы сможете сэкономить время, деньги и повысить производительность в будущем.
В этой статье мы углубимся в тонкости процесса сварки и расскажем о том, что можно и чего нельзя делать при сварке разнородных металлов.
Почему важна сварка?
Если все сделано правильно, сварка может творить чудеса. Это позволяет вам изменять конструкции в полевых условиях и поддерживать новые участки трубопровода без необходимости полной замены трубопровода. Если вам нужно соединить металл, расширить систему трубопроводов или перенаправить поток труб, сварка может быть вашим лучшим вариантом.
Тем не менее, важно по возможности свести сварочные работы к минимуму.Сварные швы врезаются в вашу систему трубопроводов. Это означает, что эти сварные участки, хотя и являются ценными, добавляют к трубам слабые места, и они могут быть подвержены коррозии.
Зачем сваривать разнородные металлы?
Возможно, вы уже понимаете опасность сочетания разнородных металлов. Поскольку металл может иметь совершенно разные свойства, сплавление неправильных разнородных металлов вместе может вызвать коррозию или ненадежное соединение.
Однако сам факт, что металлы имеют разные свойства, часто вдохновляет сварщиков на соединение разнородных металлов.В некоторых случаях экономически выгодно или удобно смешивать и сочетать разные металлы.
Например, вы можете использовать в своей системе алюминий, поскольку он легкий и устойчив к коррозии. Однако алюминий, как правило, дороже, чем другие прочные металлы, такие как сталь. Таким образом, вы можете решить сварить сталь с алюминием, чтобы сэкономить на затратах или повысить долговечность.
Независимо от комбинации, сварка различных металлов может быть способом получить больше от уникальных свойств металла.
Что следует учитывать при сварке разнородных металлов
Сварка разнородных металлов – процесс деликатный. Если вы не будете выполнять сварку осторожно, вы можете получить разрушенные трубы или серьезные проблемы с коррозией. Вот некоторые факторы, которые следует учитывать при сварке разнородных металлов.
Температура плавления: Разнородные металлы могут плавиться при совершенно разных температурах. Например, сталь обычно не плавится, пока не нагреется примерно до 1370°C (2500°F). Алюминий, с другой стороны, начинает плавиться при температуре около 660°C (1220°F).В большинстве случаев вам потребуется изменить технику сварки, чтобы металлы плавились и сплавлялись плавно.
Скорость теплового расширения: при нагревании или охлаждении разные металлы будут расширяться и сжиматься с разной скоростью. Если скорость теплового расширения двух свариваемых металлов слишком различна, это может увеличить остаточное напряжение в точке сварки. Это означает, что ваше соединение будет подвергаться дополнительному давлению и будет более уязвимо для разрывов.
Гальваническая коррозия: Гальваническая коррозия может быстро распространяться и разрушать металл.Эта электрохимическая реакция начинается, когда соединяются металлы с разными анодными и катодными свойствами. Вот почему важно разделять химически активные металлы с помощью буфера, нейтрального соединения или неметаллической подложки.
Конечная среда: окружающая среда металла может существенно повлиять на его долговечность. Например, если незащищенный металл, такой как углеродистая сталь, оставить в насыщенном солью воздухе, это может вызвать коррозию. Рекомендуется учитывать, где будет работать металл, и все коррозионные элементы, с которыми он будет сталкиваться. В некоторых случаях металл может нуждаться в защитных покрытиях или оцинковке, чтобы избежать коррозии.
Что нужно и чего нельзя делать при сварке
Вот краткий обзор рекомендаций, которые следует учитывать при сварке разнородных металлов.
Сделать…

Используйте переходные материалы
Если металлы, которые вы свариваете, имеют разные электрохимические свойства, вы можете разделить их с помощью переходного материала. Это удержит благородный металл от вытягивания электронов из более простых металлов.
Предельная сварка
Какой бы полезной ни была сварка, полезно помнить, что с каждым сварным швом вы повышаете вероятность возникновения слабых мест и коррозии в вашей системе трубопроводов. В некоторых случаях для ограничения сварных швов можно использовать опоры, например, прокладки. В других случаях можно использовать башмаки для труб, изнашиваемые прокладки или другие опоры для полного обхода сварки.
Исследовательские металлы
Не уверены, что материалы, с которыми вы работаете, совместимы? Остановитесь и найдите минутку, чтобы провести небольшое исследование, прежде чем приступать к сварке.Вот некоторые группы, которые предоставляют стандарты для сварочных материалов:
Не…

Прямое соединение несовместимых металлов
Если вы напрямую соединяете металлы с разными электрохимическими свойствами, это может вызвать гальваническую коррозию. Если металлы несовместимы, важно использовать буфер или защиту поверхности, чтобы предотвратить коррозию металла.
Недооценка металлических свойств
Помните, что металлы могут иметь разную температуру плавления, проводимость, прочность и ковкость.Все эти факторы могут способствовать долговечности вашего сварного шва и производительности вашей системы трубопроводов.
Исключить альтернативы сварке
Во многих случаях сварка может показаться простым решением. Тем не менее, прежде чем плавить металлические поверхности вашей системы трубопроводов, стоит спросить, есть ли регулируемые опоры или другие креативные альтернативные продукты, которые могут укрепить вашу систему.
Подберите советы по улучшению вашей системы трубопроводов
Хотите быть в курсе последних советов, приемов и секретов по увеличению срока службы вашей технологической трубопроводной системы? Подпишитесь на наш блог, чтобы получать советы инсайдеров об опорах для труб и трубной промышленности.
Что такое несвариваемые алюминиевые сплавы?
Что такое несвариваемые алюминиевые сплавы?
В. Иногда я слышал, что некоторые алюминиевые сплавы не поддаются сварке. Что это значит? Существуют ли такие алюминиевые сплавы, и если да, то что делает их несвариваемыми?
A — Начну с того, что большинство алюминиевых сплавов можно успешно сваривать дугой при использовании правильных процедур сварки. Однако да, есть некоторые сплавы на основе алюминия, которые иногда называют несвариваемыми.Эти группы сплавов, которые мы обсудим далее, как правило, хорошо известны как непригодные для дуговой сварки, и по этой причине они соединяются механически заклепками или болтами. Прежде чем мы начнем рассматривать различные причины плохой свариваемости этих сплавов, мы должны начать с рассмотрения термина несвариваемость. Это нестандартный термин, который иногда используется для описания алюминиевых сплавов, которые трудно сварить дугой без возникновения проблем во время и/или после сварки. Эти проблемы обычно связаны с растрескиванием, чаще всего с горячим растрескиванием, а иногда и с коррозионным растрескиванием под напряжением (SCC).
Когда мы рассматриваем алюминиевые сплавы, попадающие в эту трудносвариваемую категорию, мы можем разделить их на разные группы.
Сначала мы рассмотрим небольшой выбор алюминиевых сплавов, которые были разработаны для обработки, а не для сварки. Такие сплавы, как 2011 и 6262, содержащие 0,20–0,6 Bi, 0,20–0,6 Pb и 0,40–0,7 Bi, 0,40–0,7 Pb соответственно. Добавление этих элементов (висмута и свинца) к этим материалам значительно способствует образованию стружки в этих легкообрабатываемых сплавах.Однако из-за низких температур затвердевания этих элементов они могут серьезно снизить возможность успешного получения качественных сварных швов в этих материалах.
Существует ряд алюминиевых сплавов, которые весьма подвержены горячему растрескиванию при дуговой сварке. Эти сплавы обычно являются термообрабатываемыми сплавами и чаще всего встречаются в группах материалов серий 2xxx (Al-Cu) и 7xxx (Al-Zn).
Для того чтобы понять, почему некоторые из этих сплавов непригодны для дуговой сварки (несвариваемы), необходимо рассмотреть причины, по которым некоторые алюминиевые сплавы могут быть более подвержены горячему растрескиванию.
Горячее растрескивание или растрескивание при затвердевании происходит в алюминиевых сварных швах, когда присутствуют высокие уровни термического напряжения и усадки при затвердевании, когда сварной шов подвергается различным степеням затвердевания. На чувствительность любого алюминиевого сплава к горячему растрескиванию влияет сочетание механических, термических и металлургических факторов.
Ряд высокоэффективных термообрабатываемых алюминиевых сплавов был разработан путем комбинирования различных легирующих элементов с целью улучшения механических свойств материалов.В некоторых случаях комбинация необходимых легирующих элементов позволяет получать материалы с высокой чувствительностью к горячему растрескиванию.
Диапазон когерентности
Возможно, наиболее важным фактором, влияющим на чувствительность алюминиевых сварных швов к образованию горячих трещин, является температурный диапазон когерентности дендритов, а также тип и количество жидкости, доступной в процессе замораживания. Когерентность — это когда дендриты начинают сцепляться друг с другом до такой степени, что расплавленный материал начинает формировать кашеобразную стадию.
Диапазон когерентности — это температура между образованием когерентных взаимосвязанных дендритов и температурой солидуса. Это можно назвать мягким диапазоном во время затвердевания. Чем шире диапазон когерентности, тем более вероятно возникновение горячего растрескивания из-за накопления напряжения затвердевания между блокирующими дендритами.
Сплавы серии 2xxx (Al-Cu)
Чувствительность к горячему растрескиванию в сплавах Al-Cu увеличивается по мере добавления Cu примерно до 3% Cu, а затем снижается до относительно низкого уровня при 4.5% Cu и выше. Сплав 2219 с 6,3 % Cu показывает хорошую стойкость к горячему растрескиванию из-за его относительно узкого диапазона когерентности. Сплав 2024 содержит примерно 4,5% меди, что может поначалу заставить нас предположить, что он будет иметь относительно низкую чувствительность к растрескиванию. Однако сплав 2024 также содержит небольшое количество магния (Mg). Небольшое количество Mg в этом сплаве снижает температуру солидуса, но не влияет на температуру когерентности; следовательно, диапазон когерентности расширяется, а склонность к горячему растрескиванию увеличивается. Проблема, которую следует учитывать при сварке 2024, заключается в том, что теплота операции сварки будет способствовать сегрегации легирующих компонентов на границах зерен, а присутствие Mg, как указано выше, будет снижать температуру солидуса. Поскольку эти легирующие компоненты имеют более низкие фазы плавления, напряжение затвердевания может вызвать растрескивание на границах зерен и/или установить в материале условия, способствующие коррозионному растрескиванию под напряжением позже. Высокое тепловложение во время сварки, многократные проходы сварки и большие размеры сварных швов могут усугубить проблему сегрегации по границам зерен (сегрегация — это зависимость между температурой и временем) и последующую тенденцию к растрескиванию.
Сплавы серии 7xxx (Al-Zn)
Сплавы серии 7ххх также можно разделить на две группы по свариваемости. Это типы Al-Zn-Mg и Al-Zn-Mg-Cu.
Сплавы Al-Zn-Mg , такие как 7005, лучше противостоят горячему растрескиванию и демонстрируют лучшие характеристики соединения, чем сплавы Al-Zn-Mg-Cu, такие как 7075. Содержание Mg в этой группе (Al-Zn-Mg) сплавы обычно повышают чувствительность к растрескиванию. Однако Zr добавляется для уменьшения размера зерна, что эффективно снижает склонность к растрескиванию.Эта группа сплавов легко сваривается с присадочными сплавами с высоким содержанием магния, такими как 5356, что гарантирует, что сварной шов содержит достаточное количество магния для предотвращения растрескивания. Присадочные сплавы на основе кремния, такие как 4043, обычно не рекомендуются для этих сплавов, потому что избыток Si, введенный припоем, может привести к образованию избыточного количества хрупких частиц Mg2Si в сварном шве.
Al-Zn-Mg-Cu Сплавы , такие как 7075, содержат небольшое количество Cu. Небольшие количества Cu вместе с Mg расширяют диапазон когерентности и, следовательно, повышают чувствительность к трещинам.С этими материалами может возникнуть аналогичная ситуация, как и со сплавами типа 2024. Напряжение затвердевания может вызвать растрескивание на границах зерен и/или создать в материале условия, способствующие дальнейшему коррозионному растрескиванию под напряжением.
Внимание:
Следует подчеркнуть, что проблема более высокой склонности к горячему растрескиванию из-за увеличения диапазона когерентности не ограничивается только сваркой этих более восприимчивых базовых сплавов, таких как 2024 и 7075.Чувствительность к трещинам может быть существенно повышена при сварке несовместимых разнородных основных сплавов (которые обычно легко свариваются друг с другом) и/или путем выбора несовместимого присадочного сплава. Например, путем соединения идеально свариваемого основного сплава серии 2ххх с идеально свариваемым основным сплавом серии 5ххх, или путем использования присадочного сплава серии 5ххх для сварки основного сплава серии 2ххх, или присадочного сплава серии 2ххх на основном сплаве серии 5ххх, мы можем создать такой же сценарий. Если мы смешаем высокое содержание меди и высокое содержание магния, мы сможем расширить диапазон когерентности и, следовательно, повысить чувствительность к трещинам.
(PDF) Свариваемость одинаковых и разных металлических материалов
Свариваемость одинаковых и разных металлических материалов
Md Салим Камил1,a*, Фаузуддин Айоб2,b, Асмави Исмаил3,c,
Бахтияр Ариф Бахарудин4,d и Азман Исмаил5, e
1,2,3,4,5Universiti Kuala Lumpur, Malaysian Institute of Marine Engineering Technology, Dataran
Industri Teknologi Kejuruteraan Marin, Bandar Teknologi Maritim, Jalan Pantai Remis,
32200 Lumut, Perak, Malaysia
9002 amd уникл. edu.my, [email protected], [email protected],
[email protected], [email protected]
Ключевые слова: диффузионная сварка, разнородные металлы, параметры сварки, Соединение в твердом состоянии, Состояние пластичности
, Стыковое соединение, Сварка трением с перемешиванием, Теплота трения, Вращающийся инструмент, Металлические материалы
Аннотация. В этой статье представлено исследование свариваемости двух одинаковых и двух разных металлических материалов
. Свариваемость аналогичных металлических материалов, рассматриваемых в исследовании, представляла собой трубы из алюминиевого сплава
марки АА6063.Что касается свариваемости двух различных металлических материалов, то это алюминиевый сплав
марки АА6061 с низкоуглеродистой сталью марки А36, дуплексная нержавеющая сталь марки
2205 с низкоуглеродистой сталью марки А36 и серый чугун марки А48 класса 35 с низкоуглеродистая сталь
BS 449 марки 250. В настоящем документе обсуждаются различные методы сварки или соединения
, включая сварку с перемешиванием и диффузионное соединение горячим прессованием аналогичных и разнородных
металлических материалов соответственно, как указано выше. Свариваемость между двумя материалами
исследуется, включая физический вид соединений и целостность прочности так
, достигнутых на этом этапе. В документе также представлены результаты по свариваемости аналогичных и
различных металлических материалов, рекомендации по дальнейшему углубленному изучению с целью улучшения технологий
по предмету и освещены перспективы сварки металлических материалов или
склеивания или соединение для выполнения требований для различных приложений.
Введение
Сварка, склеивание или соединение, будь то обычные или специальные методы сварки подобных
и разнородных металлических материалов, широко применяются во многих областях. Например, на судне
конструктивные элементы или брусья и фитинги; алюминиевые трубы или другие распространенные металлические материалы
одного и того же типа могут потребоваться для соединения сваркой, носовой форштевень корабля, изготовленный из чугуна
, может быть установлен путем приваривания его к носовой обшивке и конструкциям из мягкой стали или высокопрочной стали. на растяжение
сталь для защиты или поглощения удара о нос судна в случае лобового столкновения и аналогичные чугунные
трубы цепных клюзов, приваренные к носовому корпусу из мягкой стали, чтобы лучше выдерживать воздействие трения во время
опускания и подъема очень тяжелых якорные цепи.В других случаях алюминиевая палуба надстройки
рубки и палубные рубки полубака необходимо приваривать к низкоуглеродистой или высокопрочной стали
основного корпуса по причинам снижения верхнего и общего веса и для обеспечения хорошей остойчивости судна по критериям
ограждения и стойки ограждения или различные фитинги из нержавеющей стали
или алюминия привариваются к настилу из мягкой стали из-за ее некоррозионных или ржавеющих свойств
, которые могут быть вызваны брызгами морской воды, и многими другими примерами применения. в кораблях.Те же самые области применения
можно также найти в морских сооружениях, наземных конструкциях
и фитингах, автомобильной, электронной, аэрокосмической и других отраслях промышленности. Короче говоря,
исследования свариваемости сходных и различных металлических материалов более чем
оправданы для удовлетворения промышленных потребностей в различных применениях с основной целью
сэкономить постоянные усилия на поиск улучшенных технологий сварки или склеивания или
соединения сходных и разнородных металлических материалов.
ISSN: 1662-9795, Vol. 805, стр. 8–12. Отредактировано: 05 марта 2019 г.
Все права защищены. Никакая часть содержания этого документа не может быть воспроизведена или передана в любой форме и любыми средствами без письменного разрешения Trans
Tech Publications Ltd, www.scientific.net. (#500183470, Университет Стратклайда, Глазго, Соединенное Королевство – 06.11.19, 05:38:51)
Какие металлы можно сваривать MIG?
Для тех, кто знаком с миром сварки, ощущение плавления металла перед прикосновением сопла или пламенем дуги знакомо, но до сих пор приносит удовлетворение.Для тех, кто плохо знаком со сваркой MIG, это может стать увлекательным опытом. Ничто так не сравнится с ощущением того, что у вас под рукой столько необузданной творческой силы, и нет ничего более приятного, чем видеть, как листы твердого металла плавятся на ваших глазах.
А как же сам металл? Какие металлы можно плавить с помощью сварочного аппарата и как заставить его плавиться в первую очередь? Однозначного ответа на эти вопросы нет, так как разные металлы имеют разные температуры плавления и свойства, а значит, требуют разного подхода при их сварке.
Следующие металлы можно сваривать MIG: углеродистая сталь , нержавеющая сталь , алюминий , магний , медь , никель , кремниевая бронза .
Имея это в виду, давайте подробнее рассмотрим, какие металлы можно сваривать, что нужно для их сварки, а также несколько советов и приемов, которые помогут вам освоить сварку металлов.
Сварка алюминия
Это один из самых простых металлов для сварки, если у вас есть подходящие инструменты. Сварка MIG может работать с алюминием легче, чем сварка TIG, хотя любой из них может работать. Существуют различные сорта алюминия, от 1000 до 6000 по чистоте и другим определяющим характеристикам, поэтому вам нужно убедиться, что вы выбираете правильный сорт алюминия для ваших нужд.
Алюминий уровня 1000s, как правило, хорошо поддается сварке, алюминий уровня 6000s можно сваривать, но, как правило, требует дополнительных усилий и присадочного материала, а алюминий уровня 2000s гораздо хуже поддается сварке и, как правило, не является первым выбором для сварки алюминия.
Вы также можете рассмотреть возможность сварки с алюминиевым сплавом. Они часто прочнее, чем алюминий сам по себе. Тем не менее, смесь металлов означает, что вы должны быть осторожны, нагревая их при очень определенной температуре, чтобы убедиться, что все металлы плавятся правильным образом, чтобы увеличить прочность готового продукта после его охлаждения и затвердевания.
Сварка низкоуглеродистой мягкой стали
Независимо от того, начинаете ли вы учиться сварке или уже занимаетесь этим некоторое время, велика вероятность, что вы будете сваривать низкоуглеродистую мягкую сталь. Это один из самых распространенных, доступных и доступных сварочных материалов, и он уже давно сохраняет этот статус.
Существует много причин, по которым малоуглеродистая сталь так популярна для сварки, не последней из которых является то, что она имеет множество различных применений.
Среди множества применений низкоуглеродистой мягкой стали:
Стальные каркасы для зданий, так как низкоуглеродистая сталь прочна и отвечает требованиям сейсмостойкости и ветроустойчивости, а также невосприимчива к гниению, огню и насекомым.
Ворота и ограждения снаружи зданий.
Машины, такие как кузова автомобилей и другие материалы, которым необходимо придать определенную форму без риска поломки.
Ножевые приборы с ножами из низкоуглеродистой стали, способными удерживать заточенную кромку в течение длительного периода использования и более антипригарными, чем многие альтернативы из нержавеющей стали. большое количество воды и выдерживает большое давление, не ломаясь.
Учитывая широкий спектр применения, неудивительно, что низкоуглеродистая низкоуглеродистая сталь исторически довольно широко использовалась всеми, от ученых до строителей и инженеров. Как видно из приведенного выше включения оцинкованных труб, этот тип стали хорошо предотвращает хрупкость и пористую микроструктуру, которые, как описано ниже, могут представлять серьезную опасность для вашего металла. С низкоуглеродистой мягкой сталью вам, как правило, не нужно беспокоиться о таких проблемах, как водородное растрескивание.
Здесь вы можете найти статью с нашего сайта о сварке окрашенного металла.
Сварка нержавеющей стали
Учитывая количество изделий, изготовленных из нержавеющей стали, неудивительно, что это один из самых распространенных сварочных материалов. Велика вероятность, что ножи, вилки и ложки в ваших кухонных шкафчиках изготовлены из нержавеющей стали (хотя, как упоминалось выше, в некоторых случаях столовые приборы из мягкой стали с низким содержанием углерода могут быть лучшим вариантом).
Нержавеющая сталь
требует большего понимания, подготовки и техники, чем ее аналог с низким содержанием углерода. Тем не менее, они также обладают высокой коррозионной стойкостью, что хорошо, если вы свариваете что-то, что должно противостоять агрессивным химическим веществам или влаге. Существует три основных типа нержавеющей стали – аустенитная, ферритная и мартенситная. Первые два хорошо поддаются сварке и широко используются, в то время как последний используется реже из-за его сложности, большей твердости и повышенной вероятности растрескивания.
Никель и медь
Из всех металлов в этом списке мы дольше всего свариваем медь — по крайней мере, с 3500 г. до н.э.!
Медь
мягче, чем нержавеющая или низкоуглеродистая сталь, а также может быть довольно пластичной. Он не меняется под воздействием тепла, как сталь. Он проводит много тепла, поэтому даже при средней толщине вам потребуется предварительно нагреть сварочный аппарат для успешной сварки соединений. Кроме того, потенциальный коэффициент теплового расширения сравнительно высок, что может привести к деформации, если вы не будете осторожны.По этим причинам сегодня медь обычно используется в составе сплавов с такими элементами, как свинец и селен.
Более того, из-за простоты сварки и дешевизны медь часто является популярным выбором для изготовления металлических скульптур.
Никель также часто используется в сплавах. Среди наиболее важных советов по сварке никеля:
Не используйте более высокие температурные режимы или силу тока, как при сварке нержавеющей стали
Никелевые сплавы обычно не являются теплопроводными, поэтому тепло накапливается быстрее
При сварке TIG рекомендуется использовать газовую линзу для целей газовой защиты
Очистите никелевую поверхность между сварочными проходами
Используйте аргон в качестве защитного газа для достижения наилучших результатов
Быстрое охлаждение обычно не подходит, поэтому наберитесь терпения
Чугун
Это один из самых сложных металлов для обработки. Если вы новичок в сварке, вы, вероятно, захотите сначала попробовать один из других. Однако, если вы готовы принять вызов, сварка чугуна может производить невероятно прочные изделия.
Существует три основных типа чугуна: серый чугун, белый чугун и ковкий чугун. Из них серый сваривается с трудом, а белый почти не поддается обработке , а пластичный — более редкий и медленный процесс. Между этими вариантами, если вы не специалист, выполняющий очень специализированную работу, велика вероятность, что вы будете работать с серым чугуном.
Связанное чтение: Какой сварочный электрод использовать для чугуна? | Руководство по сварке чугуна
Предполагая, что он у вас есть, вы захотите выбрать между сваркой MIG и TIG. Из них последний лучше, так как первый может больше разбрызгиваться и, возможно, не сможет справиться со сложностью процесса сварки так, как в этом случае TIG. Также возможна сварка серого чугуна кислородно-ацетиленовой горелкой. Хотя сегодня этот метод в целом менее популярен, на самом деле он может быть одним из лучших способов борьбы с серым чугуном, учитывая тот факт, что легче поддерживать уровень температуры.
На что следует обратить внимание при сварке этих металлов
Одна из самых больших ошибок новичков-сварщиков заключается в том, что они думают, что могут сплавить любой металл любым способом, не беспокоясь о его поломке. Может показаться заманчивым думать, что с такой силой в ваших руках металл просто в вашем распоряжении. Однако это не так, и если вы не позаботитесь о металле должным образом, он может ухудшиться, как и качество вашего сварного шва.
Во-первых, при работе со многими материалами, в частности со сталью, необходимо следить за тем, чтобы металл не становился пористым.Это происходит, когда карманы газа могут попасть в металл во время его сварки. Эти пузырьки газа могут ослабить металл, а также загрязнить поверхность, ухудшая качество сварного шва внутри и снаружи.
Связанное чтение : Как резать металл с помощью сварочного аппарата за 8 шагов
При работе с любым из этих металлов, особенно с чугуном, необходимо учитывать процедуры предварительного нагрева и охлаждения. Первый важен для грунтовки материала, чтобы он не перешел от более низкой температуры к очень горячей в мгновение ока.Последнее жизненно важно по той же причине. Время, которое потребуется, может варьироваться от нескольких часов до нескольких дней.
Наконец, вам нужно убедиться, что поверхности любого металла, с которым вы работаете, остаются чистыми на всем протяжении сварного шва. Невыполнение этого требования может привести к попаданию загрязняющих веществ и пузырьков воздуха, что может привести к растрескиванию и коррозии, упомянутым выше.
Связанное чтение: 11 распространенных дефектов сварки и способы их предотвращения
Существует множество различных металлов, из которых можно выбирать, когда дело доходит до сварки. Это одна из вещей, которая делает его таким захватывающим предприятием, поскольку разные металлы имеют разную природу и подходят для разных проектов. Выбор среди различных металлов подобен выбору Пикассо среди своих красок — правильный выбор может помочь создать шедевр.
Сварка тонколистового металла MIG >> Посмотрите видео ниже

Сварочные свойства металлических материалов
Сварочные свойства металлических материалов
Концепция свариваемости металлических материалов
Свариваемость металлических материалов относится к способности металлических материалов получать превосходные сварные соединения при определенных условиях сварки, включая методы сварки, сварочные материалы, спецификации сварки и формы сварочной конструкции. Если металл может получить отличное сварное соединение с помощью более распространенных и простых процессов сварки, свариваемость металлического материала с хорошими характеристиками сварки можно в целом разделить на два аспекта: свариваемость процессом и свариваемость при использовании.
Свариваемость процессом: относится к способности получать отличные и бездефектные сварные соединения при определенных условиях процесса сварки. Это не неотъемлемое свойство металла, а оценка, основанная на определенном методе сварки и конкретных технологических мерах.Поэтому технологическая свариваемость металлических материалов тесно связана с процессом сварки.
Свариваемость при использовании: относится к степени, в которой сварное соединение или вся конструкция соответствует эксплуатационным характеристикам, указанным в технических условиях продукта. Производительность зависит от условий работы сварочной конструкции и технических требований, выдвигаемых при проектировании. Как правило, он включает в себя механические свойства, низкотемпературную вязкость, сопротивление хрупкому разрушению, высокотемпературную ползучесть, усталостную прочность, износостойкость, коррозионную стойкость и износостойкость.Например, широко используемые нержавеющие стали s30403 и s31603 обладают отличной коррозионной стойкостью, а низкотемпературные стали 16MnDR и 09MnNiDR также обладают хорошей устойчивостью к ударной вязкости при низких температурах.
Комплектация:
Факторы, влияющие на сварочные свойства металлических материалов
1. Фактор материала
Материалы включают основной металл и сварочные материалы. При одинаковых условиях сварки основным фактором, определяющим свариваемость основного металла, являются его физические свойства и химический состав.
Физические свойства: например, температура плавления, теплопроводность, коэффициент линейного расширения, плотность, теплоемкость и другие факторы металла влияют на термический цикл, плавление, кристаллизацию, фазовое превращение и другие процессы, тем самым влияя на свариваемость. Нержавеющая сталь и другие материалы с низкой теплопроводностью имеют большой температурный градиент, высокие остаточные напряжения и большую деформацию при сварке. Более того, из-за длительного пребывания при высокой температуре и роста зерен в зоне термического влияния характеристики соединения неудовлетворительны.Аустенитная нержавеющая сталь имеет большой коэффициент линейного расширения, серьезную деформацию и напряжение соединения.
С точки зрения химического состава наиболее влиятельным элементом является углерод, то есть количество углерода, содержащегося в металле, определяет его свариваемость. Большинство других легирующих элементов в стали не способствуют сварке, но их влияние, как правило, намного меньше, чем у углерода. С увеличением содержания углерода в стали увеличивается склонность к закалке, при этом снижается пластичность, что легко приводит к образованию сварочных трещин.В целом в качестве основных показателей для оценки свариваемости материалов принимают чувствительность металлических материалов к образованию трещин и изменение механических свойств в зоне сварного шва. Таким образом, чем выше содержание углерода, тем хуже свариваемость. Низкоуглеродистая сталь и низколегированная сталь с содержанием углерода менее 0,25% обладают отличной пластичностью и ударной вязкостью, пластичность и ударная вязкость сварного соединения после сварки также очень хорошие. Процесс сварки легко контролировать, поэтому он обладает хорошей свариваемостью.
Кроме того, состояние плавления и прокатки, состояние термообработки и состояние микроструктуры стали в разной степени влияют на свариваемость. Свариваемость стали можно улучшить за счет рафинирования или измельчения зерна и контролируемого процесса прокатки.
Сварочные материалы непосредственно участвуют в ряде химико-металлургических реакций в процессе сварки, которые определяют состав, структуру, характеристики и дефектообразование металла шва. Если сварочный материал выбран неправильно и не соответствует основному металлу, это не только не позволит получить соединение, отвечающее требованиям использования, но и приведет к возникновению дефектов, таких как трещины, изменение структуры и свойств. Поэтому правильный выбор сварочных материалов является важным фактором обеспечения качества сварных соединений.
2. Факторы процесса
Факторы процесса включают метод сварки, параметры процесса сварки, последовательность сварки, предварительный нагрев, последующую термообработку и термообработку после сварки. Метод сварки оказывает большое влияние на свариваемость, главным образом в двух аспектах: характеристики источника тепла и условия защиты.
Различные методы сварки имеют разные источники тепла по мощности, плотности энергии, максимальной температуре нагрева и так далее.Когда металл сваривается под разными источниками тепла, он проявляет разные сварочные свойства. Например, мощность электрошлаковой сварки очень велика, но плотность энергии очень мала, максимальная температура нагрева невысока, нагрев при сварке медленный, время удержания высокой температуры велико, что делает зерно в тепле зона поражения грубее, а ударная вязкость значительно снижена, улучшить которую можно только нормализующей обработкой. Напротив, электронно-лучевая сварка, лазерная сварка и другие методы имеют низкую мощность, высокую плотность энергии и быстрый нагрев.Время пребывания при высокой температуре короткое, зона термического влияния очень узкая, опасность роста зерен отсутствует.
Регулировка параметров процесса сварки, предварительный нагрев, последующий нагрев, многослойная сварка и контроль межслойной температуры, а также другие технологические меры могут регулировать и контролировать тепловой цикл сварки, тем самым изменяя свариваемость металла. При применении предварительного подогрева перед сваркой или термической обработки после сварки можно получить сварные соединения без дефектов трещин и отвечающие требованиям эксплуатационных характеристик.
3. Конструктивные факторы
В основном это относится к форме конструкции сварной конструкции и сварному соединению, таким как влияние формы конструкции, размера, толщины, формы канавки соединения, расположения сварного шва и формы сечения на свариваемость. Его влияние в основном проявляется в теплообмене и силовом состоянии. Направление и скорость теплопередачи различны для пластин разной толщины, формы соединения или формы канавки, что влияет на направление кристаллизации и рост зерен расплавленной ванны.Структурный переключатель, толщина листа и расположение сварных швов определяют жесткость и ограничение соединения и влияют на напряженное состояние соединения. Плохая морфология кристаллов, серьезная концентрация напряжений и чрезмерное напряжение при сварке являются основными условиями образования сварочных трещин. При проектировании это важная мера для снижения жесткости соединения, поперечного сварного шва и концентрации напряжений.
4. Условия эксплуатации
Относится к рабочей температуре, условиям нагрузки и рабочей среде сварочной конструкции в процессе эксплуатации.Эти рабочие условия и условия эксплуатации требуют, чтобы сварочная конструкция имела соответствующие характеристики. Например, сварочная конструкция, работающая при низкой температуре, должна обладать стойкостью к хрупкому разрушению; конструкция, работающая при высокой температуре, должна обладать сопротивлением ползучести; конструкция, работающая при знакопеременной нагрузке, обладает хорошей устойчивостью к усталости; сварочная емкость, работающая в кислой, щелочной или солевой среде, должна обладать высокой коррозионной стойкостью и т. д. Одним словом, чем тяжелее условия эксплуатации, тем выше требования к качеству сварных соединений и тем хуже свариваемость изделия. материалы должны быть гарантированы.
Показатели идентификации и оценки свариваемости металлических материалов
В процессе сварки изделия подвергаются воздействию сварочного теплового процесса, металлургической реакции, сварочного напряжения и деформации, что приводит к изменениям химического состава, металлографической структуры, размера и формы и часто делает характеристики сварного соединения отличными от что из неблагородного металла, иногда даже не в состоянии удовлетворить требования использования. Для многих активных или тугоплавких металлов для получения высококачественных соединений следует использовать специальные методы сварки, такие как электронно-лучевая сварка или лазерная сварка.Чем меньше оборудования и меньше трудностей требуется для выполнения хорошего сварного соединения, тем лучше свариваемость материала; напротив, необходимы сложные и дорогие способы сварки, специальные сварочные материалы и технологические мероприятия, что свидетельствует о плохой свариваемости этого материала.
При производстве продукции необходимо сначала оценить свариваемость используемых материалов, чтобы определить, подходят ли выбранные конструкционные материалы, сварочные материалы и методы сварки.Существует множество методов оценки свариваемости материалов. Каждый метод может описать только один аспект свариваемости, поэтому его необходимо протестировать, прежде чем можно будет полностью определить свариваемость. Метод испытаний можно разделить на тип моделирования и экспериментальный тип. Первый имитирует характеристики нагрева и охлаждения при сварке, а второй проверяется в соответствии с реальными условиями сварки. Основным содержанием испытаний является определение химического состава, металлографической структуры, механических свойств и дефектов сварки основного металла и металла сварного шва, а также определение низкотемпературных характеристик, высокотемпературных характеристик, коррозионной стойкости и трещиностойкости сварного соединения. .
Метод оценки и испытания свариваемости металлических материалов
1. Косвенный метод оценки свариваемости процесса
Поскольку влияние углерода является наиболее очевидным, влияние других элементов может быть преобразовано во влияние углерода, поэтому для оценки свариваемости используется углеродный эквивалент.
Формула расчета углеродного эквивалента углеродистой стали и низколегированной конструкционной стали:
Когда CE < 0,4%, пластичность стали хорошая, тенденция к закалке не очевидна, а свариваемость хорошая.В общих условиях технологии сварки сварное соединение не дает трещин, но для толстых и крупных деталей следует предусмотреть предварительный подогрев или сварку при низкой температуре;
Когда CE составляет от 0,4% до 0,6%, пластичность стали снижается, склонность к закалке постепенно увеличивается, а свариваемость ухудшается. Заготовка должна быть предварительно нагрета перед сваркой, а после сварки следует обратить внимание на медленное охлаждение, чтобы предотвратить появление трещин;
При CE > 0,6% пластичность стали низкая. Тенденция к закалке и склонность к образованию холодных трещин велики, а свариваемость хуже. Заготовку необходимо предварительно нагреть до более высокой температуры. Должны быть приняты технические меры для снижения сварочного напряжения и предотвращения растрескивания. После сварки следует провести соответствующую термическую обработку.
Чем выше значение углеродного эквивалента, полученное по результатам расчета, тем выше тенденция к упрочнению свариваемой стали, и в зоне термического влияния легче возникают холодные трещины. Следовательно, когда CE > 0.5% сталь легко закаливается, и предотвратить появление трещин можно только предварительным подогревом при сварке. С увеличением толщины листа и КЭ соответственно должна увеличиваться и температура предварительного нагрева.
2. Метод прямой оценки свариваемости процесса
Метод испытания на сварку трещин можно разделить на горячую трещину, холодную трещину, трещину повторного нагрева, коррозию под напряжением, пластинчатый разрыв и так далее.
(1) Метод испытания на трещинообразование при сварке таврового соединения, который в основном используется для оценки чувствительности к горячим трещинам углового шва из углеродистой и низколегированной стали, а также для определения влияния сварочного стержня и параметров сварки на горячую чувствительность к трещинам.
(2) Метод испытания на растрескивание при стыковой сварке прессованной пластины, который в основном используется для оценки чувствительности к горячим трещинам углеродистой стали, низколегированной стали, электрода из аустенитной нержавеющей стали и сварного шва. Благодаря установке испытательного образца в испытательном устройстве FISCO регулировка размера зазора канавки оказывает большое влияние на образование трещин. С увеличением зазора увеличивается чувствительность к трещинам.
(3) Метод испытаний на жесткую стыковую трещину, который в основном используется для определения горячих трещин и холодных трещин в зоне сварного шва, а также для определения холодной трещины в зоне термического влияния. Окружение испытательного образца должно быть приварено к опорной плите с большой жесткостью, сначала с помощью позиционирующего шва. Во время испытания сварной шов должен быть испытан в соответствии с фактическими параметрами строительной сварки, в основном используемой для электродуговой сварки. После сварки образец должен быть помещен на 24 часа при комнатной температуре, и сначала должна быть осмотрена поверхность сварного шва, а затем отрезана шлифовальная часть образца, чтобы проверить, нет ли трещины. Как правило, критерием оценки являются трещины и отсутствие трещин, и при каждом условии свариваются два образца для испытаний.
Характеристики сварки обычных металлических материалов
1. Сварка углеродистой стали
(1) сварка низкоуглеродистой стали
Низкоуглеродистая сталь имеет низкое содержание углерода и низкое содержание марганца и кремния, что не вызывает серьезного упрочнения или закалки структуры из-за сварки. Пластичность и ударная вязкость стали отличные, а пластичность и прочность сварного соединения также очень хорошие. Как правило, при сварке не требуется предварительный и последующий подогрев, а также не требуются специальные технологические мероприятия для получения сварных соединений удовлетворительного качества.Следовательно, низкоуглеродистая сталь имеет отличные сварочные характеристики и является лучшей сталью из всех сталей.
(2) сварка среднеуглеродистой стали
Содержание углерода в среднеуглеродистой стали выше, а ее свариваемость хуже, чем у низкоуглеродистой стали. Когда CE близок к нижнему пределу (0,25%), свариваемость хорошая. С увеличением содержания углерода склонность к закалке увеличивается, и в зоне термического влияния легко получить мартенситную структуру с низкой пластичностью. Когда жесткость сварного соединения велика или выбор сварочных материалов и параметров процесса неверен, легко возникают холодные трещины.Когда первый слой шва сваривается многослойной сваркой, из-за большой доли сплавления основного металла в шов увеличивается содержание углерода, серы и фосфора, и легко образуются горячие трещины. Кроме того, при высоком содержании углерода повышается чувствительность устьиц.
(3) сварка высокоуглеродистой стали
Высокоуглеродистая сталь с CE более 0,6% обладает высокой прокаливаемостью и легко производит твердый и хрупкий высокоуглеродистый мартенсит. Легко дает трещины в сварном шве и зоне термического влияния и трудно поддается сварке.Поэтому этот вид стали, как правило, используется не для изготовления сварочных конструкций, а для изготовления компонентов или деталей с высокой твердостью или износостойкостью. Большая часть их сварки – это ремонтная сварка поврежденных деталей. Перед ремонтом этих деталей должен быть проведен отжиг для уменьшения сварочных трещин, а после сварки повторно должна быть проведена термическая обработка.
2. Сварка низколегированной высокопрочной стали
Содержание углерода в низколегированной высокопрочной стали обычно меньше 0.20%, а общее количество легирующих элементов обычно меньше 5%. Именно потому, что низколегированная высокопрочная сталь содержит определенное количество легирующих элементов, ее характеристики сварки отличаются от характеристик сварки углеродистой стали
(1) сварная трещина сварного соединения
Из-за таких элементов, как C, Mn, V и Nb, которые укрепляют сталь, низколегированная высокопрочная сталь с холодной трещиной легко упрочняется во время сварки, и эти упрочняющие структуры очень чувствительны. Таким образом, в случае высокой жесткости или сильного ограничивающего напряжения, если процесс сварки выполнен ненадлежащим образом, легко получить холодную трещину.И такой крэк имеет некоторую задержку, что очень вредно.
Трещины повторного нагрева (ПП) Трещины повторного нагрева — межкристаллитные трещины вблизи крупнозернистой зоны линии сплавления в процессе послесварочной термической обработки для снятия напряжений или длительной эксплуатации при высокой температуре. Обычно считается, что образование карбидов связано с твердым раствором карбидов V, Nb, Cr, Mo и других вблизи ЗТВ в аустените при высокой температуре сварки, которые выделяются во время охлаждения после сварки, но диспергируется в PWHT, тем самым укрепляя внутризеренную структуру и концентрируя деформацию ползучести при релаксации напряжения на границе зерна.
В сварных соединениях высокопрочных низколегированных сталей нелегко получить трещины повторного нагрева, таких как 16МнР, 15МнВР и т. д. Однако для мн-мо-нб и мн-мо-в низколегированных высокопрочных сталей, таких как 07MnCrMoVR, Nb, V и Mo являются элементами, повышающими чувствительность трещин при повторном нагреве. Следовательно, этот тип стали должен избегать чувствительной температурной области трещин повторного нагрева во время термической обработки после сварки, чтобы предотвратить появление трещин повторного нагрева.
(2) охрупчивание и разупрочнение сварных соединений
Перед сваркой сварное соединение, связанное с деформационным старением, охрупчиванием, должно подвергаться различным холодным процессам (вырубка, цилиндрическая прокатка и т. д.), и сталь будет производить пластическую деформацию. Если область нагрета до 200-450 ℃, будет вызвано деформационное старение. Охрупчивание при деформационном старении снизит пластичность стали и повысит температуру хрупкого перехода, что приведет к хрупкому разрушению оборудования. Термическая обработка после сварки может устранить деформационное старение сварной конструкции и восстановить ударную вязкость.
Охрупчивающая сварка сварного шва и ЗТВ представляет собой неравномерный процесс нагрева и охлаждения, в результате чего образуется неоднородная структура. Температура хрупкого перехода шва (ШМ) и зоны термического влияния (ЗТВ) выше, чем у основного металла, являющегося слабым звеном в соединении. Энергия линии сварки оказывает существенное влияние на свойства ТС и ЗТВ низколегированной высокопрочной стали. Низколегированная высокопрочная сталь легко закаливается, и если энергия линии слишком мала, в ЗТВ появится мартенсит, вызывающий трещины; если энергия линии слишком велика, крупные зерна WM и HAZ вызовут совместное охрупчивание.Тенденция к охрупчиванию в ЗТВ низкоуглеродистой закаленной и отпущенной стали более серьезна, чем у горячекатаной и нормализованной стали. Поэтому при сварке энергия линии должна быть ограничена определенным диапазоном.
Размягчение ЗТВ сварного соединения обусловлено тепловым эффектом сварки. При нагреве ЗТВ низкоуглеродистой закаленной и отпущенной стали до температуры выше температуры отпуска, особенно области вблизи АС1, образуется полоса размягчения с пониженной прочностью.Размягчение зоны ЗТВ усугубляется увеличением энергии линии сварки и температуры предварительного нагрева, но, как правило, предел прочности на растяжение зоны ЗТВ все еще выше, чем нижний предел, требуемый стандартным значением основного металла, поэтому до тех пор, пока процесс является правильным, размягчение зоны ЗТВ этой стали не повлияет на эксплуатационные характеристики ее соединения.
3. Сварка нержавеющей стали
Нержавеющую сталь можно разделить на четыре категории в зависимости от ее структуры: аустенитная нержавеющая сталь, ферритная нержавеющая сталь, мартенситная нержавеющая сталь и аустенитно-ферритная дуплексная нержавеющая сталь.Далее в основном анализируются сварочные характеристики аустенитной нержавеющей стали и двунаправленной нержавеющей стали.
(1) сварка аустенитной нержавеющей стали
Аустенитная нержавеющая сталь сваривается легче, чем другие нержавеющие стали. Он нечувствителен к водородному охрупчиванию и обладает хорошей пластичностью и ударной вязкостью в сварных соединениях аустенитной нержавеющей стали. Основными проблемами сварки являются: сварка горячих трещин, охрупчивание, межкристаллитная коррозия и коррозия под напряжением. Кроме того, из-за плохой теплопроводности, большого коэффициента линейного расширения, больших сварочных напряжений и деформаций.При сварке следует максимально использовать малую погонную энергию сварки, не допускать предварительного нагрева и снижать межслойную температуру. Межслойная температура должна контролироваться ниже 60 ℃, а сварные швы должны располагаться в шахматном порядке друг с другом. Для снижения тепловложения не следует чрезмерно увеличивать скорость сварки, но следует уменьшать сварочный ток.
(2) сварка аустенитно-ферритной дуплексной нержавеющей стали
Аустенитно-ферритная дуплексная нержавеющая сталь представляет собой дуплексную нержавеющую сталь, состоящую из аустенита и феррита.Он сочетает в себе преимущества аустенитной стали и ферритной стали, поэтому обладает характеристиками высокой прочности, хорошей коррозионной стойкости и легкости сварки. В настоящее время существует в основном три типа дуплексной нержавеющей стали Cr18, Cr21 и Cr25. Основные характеристики этого вида сварки стали: она имеет более низкую термическую склонность, чем аустенитная нержавеющая сталь; она имеет более низкую тенденцию к охрупчиванию, чем чистая ферритная нержавеющая сталь после сварки, и степень ферритного укрупнения в зоне термического влияния сварки также ниже, поэтому свариваемость лучше.
Благодаря хорошим сварочным характеристикам этого типа стали во время сварки не требуется предварительный и последующий нагрев. Сварку ВИГ следует использовать для тонких листов, а электродуговую сварку можно использовать для средних и толстых листов. Для электродуговой сварки следует использовать специальный электрод с составом, близким к основному металлу, или аустенитный электрод с низким содержанием углерода. Электрод из сплава на основе никеля также можно использовать для двухфазной стали Cr25.
В двухфазной стали содержится большая доля феррита, но присущая ферритной стали склонность к охрупчиванию, такая как охрупчивание при температуре 475 ℃, охрупчивание в фазе σ и крупное зерно, все еще существует.Только из-за уравновешивающего эффекта аустенита его можно до некоторой степени облегчить. Во время сварки следует соблюдать осторожность. При сварке дуплексной нержавеющей стали без никеля или с низким содержанием никеля наблюдается тенденция к укрупнению однофазного феррита и зерен в зоне термического влияния. В это время необходимо контролировать тепловложение при сварке и пытаться использовать слабый ток, высокую скорость сварки, узкопроходную сварку и многопроходную сварку, чтобы предотвратить укрупнение зерна и образование однофазного феррита в зоне термического влияния.Межслойная температура не должна быть слишком высокой. Следующий проход лучше сваривать после остывания.
Источник: Китайский производитель фитингов — Yaang Pipe Industry (www.steeljrv.com)
(Yaang Pipe Industry является ведущим производителем и поставщиком изделий из никелевого сплава и нержавеющей стали, включая фланцы из супердуплексной нержавеющей стали, фланцы из нержавеющей стали, фитинги для труб из нержавеющей стали, трубы из нержавеющей стали. Продукция Yaang широко используется в судостроении, атомной энергетике, Морское машиностроение, нефтяная, химическая, горнодобывающая, очистка сточных вод, природный газ и сосуды под давлением и другие отрасли промышленности.)
Если вы хотите получить дополнительную информацию о статье или поделиться с нами своим мнением, свяжитесь с нами по адресу sales@steeljrv. com
Обратите внимание, что вас могут заинтересовать другие технические статьи, которые мы опубликовали:
Какой металл используется при сварке?
Сварку можно использовать для сварки стали, железа, алюминия, меди и никеля.
Как сварка влияет на свойства материала?
Металл шва сравнительно прочнее, а свойства соединения определяются химическим составом и микроструктурой металла шва.Элементы, образующие сильные карбиды/нитриды, такие как Nb, Ti, V и т. д., имеют очень ограниченную растворимость в феррите и аустените, и обычно выделения действуют как тонкая дисперсия карбидов, нитридов и/или карбонитридов и вносят свой вклад в прочность благодаря осаждению. закалка. Это может быть причиной того, что предел текучести всех соединений увеличивается по сравнению с пределом текучести основного металла. Удлинение предела текучести объясняется взаимодействием атомов растворенного вещества и движущихся дислокаций.Это может быть причиной того, что предел текучести всех соединений увеличивается по сравнению с пределом текучести основного металла.
Какие материалы можно сваривать?
По свариваемости обычно используемые материалы можно разделить на следующие типы: Стали
.
Нержавеющая сталь.
Алюминий и его сплавы.
Никель и его сплавы.
Медь и ее сплавы.
Титан и его сплавы.
Чугун.
Какой металл труднее всего сваривать?
В то время как самым твердым из известных минералов во Вселенной является алмаз, честь самого твердого металла достается хрому. Хром используется в известной легированной нержавеющей стали, чтобы сделать ее более твердой.
.