ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Зона термического влияния. . — Влияние плазменного реза на качество сварных швов из "Плазменная резка " Детали, вырезанные плазмой, назавиеимо от способа резки по периметру вблизи кромок имеют ЗТВ. Чем больше глубина этой зоны, тем меньше возможность получить качественные сварные соединения при сварке. Выше было показано, что глубина ЗТВ зависит от скорости разрезаемого металла. Чем меньше скорость резки, тем больше вводится тепла. В связи с теплонасыщением близколежащих участков металла, тепло медленнее отводится от кромки реза, т. е. скорости охлаждения снижаются, что приводит к перегреву металла, росту зерна и увеличению литой зоны. [c.97] Наибольшие изменения физико-химических свойств разрезаемого металла, как отмечалось выше, происходят в литом слое. [c.97] Установлено, что литой слой в виде светлой полосы после плазменной резки присутствует в кромках углеродистых, низколегированных и среднелегированных сталей. На сталях высоколегированных такого слоя на поверхности кромки не наблюдается. [c.97] Зона термического влияния после плазменной резки в два-три раза ниже, чем при кислородной. Тем не менее наличие литого слоя слабой травимости на поверхности реза углеродистых и низколегированных сталей затрудняет нормальный процесс сварки. О влиянии этого слоя на сварку будет сказано ниже. [c.97] Зона термического влияния на нержавеющей стали после плазменной резки листов толщиной 30 мм не превышала 0,12 мм [104]. По данным работы [97] при резке стали типа 1Х18Н9 толщиной 18 мм эта зона была не более 0,2 мм. В связи с этим для листов, которые после резки свариваются, такие величины зоны не имеют существенного значения, поскольку эта зона при сварке будет переплавлена. [c.97] Уже отмечалось, что при плазменной резке меди в литом слое на кромке (особенно в нижней ее части) в зависимости от условий резки могут образовываться шлаковые включения, рыхлоты, химические соединения в виде закиси меди. Указанные включения и образования, попадая в сварной шов, снижают пластичность и прочность металла. При изготовлении ответственных конструкций из меди кромки деталей под сварку необходимо обрабатывать механическим способом на глубину до 1,5 мм. Это тот слой, который содержит кислородную эвтектику. Зона укрупненного зерна, полученная от плазменной резки, не оказывает существенного влияния на качество сварного шва. При определенных условиях плазменной резки, обеспечивающих минимальную глубину литого слоя (высокие скорости резки, напряжение на дуге и другие), можно получить кромки резов, свободные от указанных выше дефектов. В этих случаях механическая обработка кромок перед сваркой не требуется. [c.97] По данным некоторых исследователей, в слое, который оплавлен при резке и не был удален струей газа, имеются поры водородного происхождения. Наличие такого слоя на кромках деталей, полученного в результате влияния при плазменной резке аргоноводородной дуги, при сварке этих деталей приводит к пористости в швах. В связи с этим рекомендуется на деталях, подлежащих сварке, удалять механическим путем слой металла с повышенным содержанием водорода. Проведенные во ВНИИавтогенмаше металлографические исследования на образцах из АМ-6Т толщиной 15 мм подтверждают эти выводы. Резку образцов выполняли при силе тока 370 А, расходе газовой смеси 0,53 л/с, содержании водорода в смеси 24 %, скорости резки 22 мм/с. Замеры, выполненные на микрошлифах, показали, что по глубине литой слой изменялся от 0,44 до 1,2 мм. В этом литом слое дендритного строения (преимущественно в нижней части реза) имелись газовые пузыри. Наблюдалось также присутствие окисных пленок, параллельных плоскости реза. Наличие газовых и окисных включений несомненно оказывает отрицательное влияние на качество сварных швов. Однако необходимо отметить, что в данном случае при большом токе, относительно низкой скорости резки оплавленный слой оказался значительным, что и привело к сильному окислению и газонасыщению кромки реза. [c.98] При обеспечении высокого качества кромок плазменного реза и соответствующей зачистке свариваемых поверхностей металлическим проволочным кругом сварка алюминиевых сплавов возможна без механического удаления литого слоя. Это подтверждают исследования, приведенные в работе [76]. В качестве образцов для сварки использовались листы толщиной 9,5 мм двух различных химических сост-авов и два состава сварочной проволоки (табл. 3.6). Режимы вырезки образцов под сварку даны в табл. 3.7. [c.98] Для сравнения под сварку вырезались контрольные образцы механическим способом с аналогичным скосом кромок, как и после плазменной резки. [c.99] Поверхность реза, полученная при использовании аргоноводородной плазмы, более гладкая, чем при азотно-водородной (рис. 3,13). Наклонные бороздки от резки более четкие и сильнее загнуты назад, так как скорость резки газом Аг —На почти на 50 % больше скорости резки газом N2 —Нг. Степень окисления и прилипания шлака для обоих способов резки отличается незначительно. При исследовании микрошлифов установлено, что в области верхней кромки поверхности реза и в центральной ее части расплавленный слой очень тонкий и почти не обнаруживается. В нижней части реза на алюминиевом сплаве А1—2п —при резке газом Аг —Иг образуются в литом слое раковины, причем их значительно больше, чем при резке газом N2 — Нг (рис. 3.14). Предполагается, что причиной образования воздушных раковин является водород, который присутствует в той и другой плазмообразующей среде. Так как в первом случае в составе плазмы водорода больше, то, по-видимому, образуется и большее количество раковин. [c.99] Величина зоны термического влияния при аргоноводородной плаз.мен-ной резке оказалась меньше, чем при азотно-водородной. Это вызвано разницей режимов резки (табл. 3.7). [c.99] Вырезанные указанными способами образцы сваривались встык автоматической сваркой согласно режимам, приведенным в табл. 3.8. [c.99] При образовании сварного шва свариваемые кромки расплавлялись и все поверхностные дефекты в виде мелких раковин, окисных пленок переходили в сварочную ванну и всплывали на поверхность. [c.99] Плазменная резка с использованием окислительных плазмообразующих сред обеспечивает более высокие скорости резки, чем аргоно- и азотноводородная плазма, поэтому ЗТВ уменьшается. Для получения хорошего качества сварного шва необходимо обеспечить также достаточно гладкую поверхность реза в 40—50 мкм. [c.100] В предыдущем разделе рассматривалось качество поверхности реза на алюминиевых сплавах. Хорошее качество поверхности резов, близкое по величине шероховатости кромок, наблюдалось при воздушно-водяной плазменной резке (рис. 3.15). [c.100] Примечания 1, Скорость сварки 10 мм/с. 2. Расход аргона 0,42 л/с. [c.100] Поскольку поверхность плазменного реза имеет неровности и достаточно гигроскопична, она может легко загрязняться инородными частицами из окружающей среды (консервирующими смазками, промывочными растворами и пр.). На поверхности реза некоторых термоупрочненных сплавов после двух-, трехнедельного вылеживания деталей могут образоваться трещины [104]. Все это отрицательно сказывается на качестве сварного шва. В связи с этим применять сварку деталей, вырезанных плазменным способом, следует весьма осмотрительно, до накопления соответствующего опыта. [c.101] Использование для резки азотной и аргоновой плазмы также приводит к значительной пористости при последующей сварке вырезанных заготовок. [c.102] Процесс порообразования в сварных швах происходит следующим образом. При расплавлении свариваемых кромок содержащиеся в них газы попадают в сварной шов, взаимодействуют с металлом шва и частично растворяются в нем. Часть этих газов может выделиться из расплавленного металла в атмосферу. В процессе остывания и кристаллизации растворимость газов в металле шва уменьшается, избыточный газ выделяется из объема расплавленного металла и концентрируется в отдельные пузырьки, которые могут всплйть на поверхность сварочной ванны. При увеличении вязкости металла этот процесс становится затруднительным, поэтому захваченные металлом пузырьки остаются в нем в виде газовых пор. В зависимости от условий процесса сварки поры могут быть не только шаровидными, но и вытянутыми вертикально вверх. Некоторые из них могут соединяться с атмосферным воздухом, тогда их называют свищами (рис. 3.17). [c.102] Вернуться к основной статье