Уменьшения уровня сварочных напряжений.

 

Чтобы уменьшить возможность появления холодных трещин при сварке закаливающихся сталей, стремятся предупредить образование хрупкой закаленной зоны вблизи шва.

Для этого выбирают режимы сварки с большой погонной энергией, при которых скорость охлаждения шва и околошовной зоны уменьшается. (проблема горячих трещин)

В тех же целях применяют подогрев изделия, сварку двумя дугами, замедленное охлаждение изделия после сварки и др.

 

Кроме того, предпринимают все меры, уменьшающие содержание водорода в металле шва при сварке закаливающихся сталей.

 

В соответствии с этим различают способы: металлургические, технологические и конструкционные.

Металлургические способы предотвращения холодных трещин направлены на регулирование структуры металла сварных соединений путем рационального выбора химического состава основного металла и сварочных материалов. Желательно иметь в их составе минимальное содержание углерода и легирующих элементов, повышающих прокаливаемость сталей, одновременно обеспечивая требуемые механические свойства шва и зоны термического влияния.

Ориентиром для этого может служить соотношение для расчета Сэкв.

 

Технологические способы предотвращения холодных трещин предусматривают регулирование структуры металла сварных соединений путем выбора рационального теплового режима сварки. Для этого используют индивидуально или совместно следующие методы:

1) повышение удельной погонной энергии до максимально допустимого значения (при условии качественного формирования шва с размерами, соответствующими стандартам);

2) предварительный (Тпп) и сопутствующий (Тсп) подогревы; послесварочный нагрев (Тпн); термическую обработку - высокий отпуск.

 

При многослойной сварке целенаправленно используют автоподогрев и автоотпуск, т. е. влияние минимальной температуры, до которой охлаждаются предыдущие валики при укладке последующих (она называется межпроходной температурой).

 

При однослойной сварке выбирают тепловой режим, обеспечивающий значения скорости охлаждения, при которых мартенсит в структуре полностью исключается или его содержание снижается до допустимого.

При этом, учитывая, что свойства закалочных структур в основном зависят от содержания углерода в стали, можно ориен­тироваться на соотношение допустимого количества мартенсита М_доп в зоне термического влияния и содержания углерода, приве­денное в виде графиков на рис. 12.73.

 

Решение обратной задачи - определение допустимой скорости охлаждения по принятому допустимому содержанию мартенсита в структуре околошовной зоны позволяет откорректировать тепловой режим сварки. Это можно выполнить двумя способами: увеличением удельной погонной энергии сварки или введением предварительного либо сопутствующего подогрева.

Часто наиболее рациональным является сочетание этих двух способов. При этом следует учитывать неравнозначное влияние погонной энергии и подогрева на параметры сварочного термического цикла в различных диапазонах температур.

 

Увеличение погонной энергии приводит к увеличению времени пребывания при температурах выше 1000 °С и, соответственно, к росту аустенитного зерна.

 

Подогрев более эффективно понижает скорость охлаждения и время пребывания при температурах выше 200 °С, что соответственно уменьшает содержание мартенсита в структуре и ускоряет десорбцию водорода из сварного соединения.

 

Следует отметить, что предварительный подогрев при сварке тонких листов, особенно протяженными швами, менее эффективен, чем сопутствующий подогрев (до Тсп), поскольку быстро снижается температура подогрева вследствие интенсивной поверхностной теплоотдачи.

При сварке толстых листов и массивных заготовок эти виды подогрева практически равноценны. Однако и в этом случае на практике Тпп назначают на 20...30 °С выше, чем Тсп.

 

Для предотвращения холодных трещин в послесварочный пе­риод проводят послесварочный нагрев (200...300 °С) или высокий отпуск (600...700 °С) сварных узлов непосредственно после свар­ки. Для предотвращения холодных трещин в ряде случаев (изделия из мартенситных сталей небольших толщин) достаточен местный кратковременный отпуск с помощью индуктора ТВЧ или других концентрированных источников теплоты с нагревом до 700 °С в течение 2...3 мин.

 

Особым случаем является многослойная сварка (рис. 12.74), при которой сварочный термический цикл и структура зоны термического влияния формируются под действием следующих факторов:

- автоподогрева, т. е. минимальной температуры остывания предыдущего сварного валика, снижающей действительные скорости охлаждения при укладке последующих валиков (позиция 2);

 

 

- перекристаллизации и измельчения аустенитного зерна при втором и последующих нагревах зоны термического влияния до максимальных температур в диапазоне от Ас3 до 1000 °С (позиция 3);

- автоотпуск структуры зоны термического влияния при последующих нагревах до максимальных температур в диапазоне от 400 °С до Ас1 (позиция 4);

- повторного нагрева при температурах 200...400 °С, способствующего отдыху закалочных составляющих структуры и выходу водорода из сварного соединения (позиция 5).

 

Определение параметров теплового режима при многослойной сварке при необходимости учета влияния большого числа влияющих факторов возможно только с использованием компьютерных технологий.

Для стыковых многослойных соединений расчет можно выполнить с помощью уже рассмотренного инженерного программного комплекса МГТУ им. Баумана.

Для сложных по геометрии сварных соединений расчет теплового режима сварки необходимо выполнять численным методом конечных элементов с использованием компьютерных средств.

 

Состав металла шва оказывает существенное влияние на сопротивляемость околошовной зоны, однако механизм влияния шва на околошовную зону еще недостаточно изучен.

 

⇐ Предыдущая1234567

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: