ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Технологические пробы для оценки сопротивления сварных соединений образованию горячих трещин из "Испытание металлов на свариваемость " Горячие трещины — один из наиболее распространенных дефектов, возникающих при сварке. Их образование обусловлено химическим составом металла сварных швов, условиями и характером процесса кристаллизации, степенью развития внутрикристаллической неоднородности, конструкцией и жесткостью сварного соединения. [c.109] Механизм образования горячих трещин, развивающихся по жидким межкристаллическим прослойкам, сводится к следующему [28 3 4, с, 141 29—31]. [c.109] Однако общая деформация металла шва или слитка определяется не только его усадкой, но и усадкой основного металла, прилегающего к шву, или усадкой литейной формы. В зависимости от размеров и жесткости сварного соединения или литейной формы, а также режимов и технологии сварки и литья общая деформация металла к концу процесса кристаллизации может оказаться меньше, равной или больше бпип-В последнем случае в слитках и сварных соединениях образуются горячие трещины. [c.110] Прохорову [28, 31], стойкость сплава против образования горячих трещин определяется соотношением трех характеристик шириной температурного интервала хрупкости, пластичностью сплава в этом интервале и темпом нарастания упруго-пластических деформаций в этом интервале. [c.110] В ряде сплавов, чаще всего в однофазных сплавах с узким температурным интервалом кристаллизации, горячие трещины образуются не по жидким межкристаллическим прослойкам, а после затвердевания последних порций жидкой фазы, т. е. ниже температуры реального солидуса. Горячие трещины такого вида некоторые исследователи, в частности Б. А. Мовчан, связывают с полиго-низацией литой структуры. Согласно выдвинутой им гипотезе, процесс полигонизации, протекая вслед за кристаллизацией металлов, приводит к дроблению уже сформировавшейся столбчатой структуры и образованию новых зерен, границы которых представляют собой локальные скопления дефектов кристаллической решетки. При определенных условиях по границам полигонизации, обогащенным примесями, могут появиться горячие трещины [5]. [c.111] Однако и значительное пересыщение литого металла вакансиями не обеспечивает образования зародышей горячих трещин исключительно путем конденсации вакансий у поперечных границ. Необходимым условием образования зародышей является межзеренное проскальзывание, которое раскрывает как ступеньки в границах, так и уже существующие микрополости. Дальнейшее развитие критических зародышей в трещину происходит по механизму диффузии вакансий. [c.112] Процесс межкристаллического разрушения сварных швов облегчается при наличии примесей по границам зерен. Сегрегация примесей уменьшает межзеренное сцепление, снижает величину поверхностной энергии образующейся полости. [c.112] В результате реализации схемы вакансионного зарождения горячих трещин температурный интервал хрупкости охватывает не только область твердо-жидкого состояния сплавов (эффективный интервал кристаллизации), но и область температур ниже солидуса. [c.113] Зарождение и развитие горячих трещин в сварных соединениях определяется комплексом металлургических, технологических и конструкционных факторов. Их сложное совместное влияние создает большие трудности в разработке единого универсального способа оценки технологической прочности. Этим и обусловливается многообразие методик и образцов, применяемых для испытаний. [c.113] Другие методы механических испытаний предусматривают нагрев образцов по термическим циклам сварного шва или око-лошозной зоны. Следует отметить, однако, что деформации при механических испытаниях, как правило, не соответствуют внутренним деформациям при сварке реальных соединений, что отражается на достоверности результатов испытаний [15, с. 190—198]. Помимо этого, получаемые при испытаниях характеристики являются не абсолютными, а скорее интегральными из-за неравномерности распределения деформаций при испытании деформации воспринимаются не только участками образца, находящимися в заданных условиях испытания, а распределяются на некоторой ширине или длине образца в соответствии с прочностными и пластическими свойствами кристаллизующегося или нагретого металла. Определенная таким образом пластичность сплава не характеризует относительную деформационную способность какого-то отдельного участка сварного шва, а определяет возможную деформацию всего соединения в целом. По этим причинам результаты испытаний могут быть с уверенностью распространены только на те случаи сварки реальных конструкций, когда форма сварного шва и температурное поле одинаковы с теми, что были получены на образцах, а температурные границы межкристаллического разрушения и запас пластичности в ТИХ существенно не зависят от скорости деформации. Заметное влияние на результаты испытаний оказывает вид образцов пластичность образцов из основного металла, нагретых до температуры оплавления зерен, ниже пластичности кристаллизующихся образцов. [c.114] При испытании сплавов методами принудительного деформирования наиболее распространенным критерием количественной оценки сопротивляемости сварных соединений образованию горячих трещин является критическая скорость внешней деформации. Преимущество методов испытания с принудительным деформированием по сравнению с методами механических испытаний состоит в том, что при этом учитывается и воспроизводится реальный характер изменения темпа внутренних деформаций в течение сварочного цикла и регулируется величина накопленной деформации к моменту образования горячей трещины. [c.114] Помимо прямых методов экспериментального определения сопротивления сплавов образованию горячих трещин, существуют косвенные оценка по диаграммам состояния, основанная на представлении об увеличении склонности сплавов к образованию горячих трещин с расширением эффективного интервала кристаллизации [30] по количеству ферритной фазы в аустенитных сталях в соответствии с диаграммами Шеффлера [4, с. 141] по эквиваленту углерода для сталей [35] или по другим условным показателям. [c.115] Все эти методы пригодны лишь для приближенной оценки влияния состава сплава на его технологическую прочность и здесь не рассматриваются. [c.115] Метод МВТУ. Плоский образец размерами 300X20X2—3/ijw помещают на медный поддон печи специальной разрывной машины, нагревают до расплавления и охлаждают до заданной температуры, при которой испытывают на растяжение [36]. Определяют предел прочности и относительное удлинение в изотермических условиях. По результатам испытаний при различных температурах определяют ТИХ. [c.115] Количественной характеристикой сопротивления образованию горячих трещин считают отношение минимальной пластичности сплава в ТИХ к разности температур верхней границы этого интервала и температуры минимальной пластичности Якр/ДГкр. Этот показатель, однако, не является универсальным, поскольку условия испытания по данной методике существенно отличаются от условий, возникающих при сварке реальных изделий. Речь идет в первую очередь о весьма высокой скорости деформации (50 мм1сек и более) и неизменности этой скорости при различных температурах. Эти факторы должны оказывать заметное влияние на температурные границы межкристаллического разрушения и пластичность металла в ТИХ [15, с. 190]. [c.116] Метод используется при выборе оптимальных композиций сварочных материалов. [c.116] Испытания металла при температурах кристаллизации. [5(8]. Цилиндрический образец диаметром 2 мм п длиной 60 мм помещают в плотно прилегающий керамический или кварцевый тигель и нагревают индуктором выше температуры плавления (длина участка максимального нагрева не превышает 19 мм). В процессе охлаждения образец подвергают растяжению. Температурный интервал испытаний 1482—538° С. Испытания позволяют определить прочность и пластичность металла при температурах, близких к солидусу, т. е. выявить границы области пониженной пластичности. [c.116] Метод ИМЕТ-1 [2]. Испытания образцов проводят в машине ИМЕТ-1 (см. гл. II, п. 2). Анализируя характер изменения механических свойств при различных температурах в процессе непрерывного нагрева и охлаждения, выявляют температурный интервал хрупкости металла. Особое внимание обращают на температуру восстановления пластичности и прочности металла при охлаждении, когда в условиях сварки могут возникнуть значительные растягивающие напряжения. [c.117] Испытания по методу ИМЕТ-1 не учитывают влияния деформации усадки, накапливающейся в околошовной зоне в процессе охлаждения, на запас пластичности металла в температурном интервале хрупкости. Кроме того, возможны ошибки в определении температуры восстановления пластичности вследствие высоких скоростей деформации образцов. [c.117] Вернуться к основной статье