ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Дефекты в наплавленном металле из "Наплавка металлов " Наиболее распространены при наплавке трещины. Их подразделяют на горячие (кристаллизационные), холодные и околошовные. При сварке трещины всегда недопустимы. При наплавке трещины недопустимы там, где они могут вызвать поломку детали. Например, наличие даже единичной трещины на посадочном месте вала двигателя может вызвать усталостный излом детали. В некоторых случаях трещины в наплавленном металле допустимы, так как не влияют на работоспособность изделия в целом. Это прежде всего относится к деталям, работающим в условиях абразивного износа (лотки, била, детали засыпных аппаратов доменных печей и др.). Однако при наплавке ножей и штампов трещины недопустимы, так как приводят к выкрашиванию наплавленного слоя. [c.42] Горячие или кристаллизационные трещины возникают в процессе первичной кристаллизации наплавленного металла, поэтому их расположение, как правило, совпадает с направлением роста столбчатых кристаллитов. При кристаллизации сварочной ванны, имеющей направленный отвод теплоты через границы твердого металла, образуются древовидные кристаллиты, называемые дендритами, растущие в виде стволов перпендикулярно к плоскости теплоотвода. Первые стволы дендри-тов (оси первого порядка) являются поверхностями кристаллизации, от которых перпендикулярно к ним в разные стороны растут ветви, называемые осями второго порядка. Оси второго порядка становятся элементами отвода теплоты и на них начинают расти оси третьего порядка и т. д. Столкновением растущих осей различных порядков заканчивается постройка кристаллита, имеющего ориентированное столбчатое строение. [c.42] Если нарастание напряжений опережает повышение пластичности металла, пока он находится в опасном интервале температур, называемом температурным интервалом хрупкости, возникают межкристаллнческне разрушения — горячие трещины. Если же процесс нарастания напряжения происходит тогда, когда металл уже прошел твердо-жидкое состояние и приобрел достаточную прочность и пластичность, то возникшие напряжения лишь вызовут пластическую деформацию и образования горячих трещин не произойдет. Следовательно, сопротивляемость наплавленного металла образованию горячих трещин тем выше, чем меньше температурный интервал хрупкости и чем выше пластичность металла в этом интервале. [c.43] Большое влияние на пластичность металла оказывает форма сечения наплавленного валика, определяющая расположение столбчатых кристаллитов и их ориентацию. Форма сечения валика характеризуется коэффициентом формы, представляющим собой отношение ширины валика к его высоте. С ростом коэффициента формы повышается сопротивляемость наплавленного металла образованию трещин. Часто вызывает образование горячих трещин совместное содержание в наплавленном металле углерода и серы. Установлено, что при содержании менее 0,01% 5 горячие трещины в наплавленном металле не возникают даже при содержании до 0,6% С, при содержании 0,0357о 5 горячие трещины образуются при содержании 0,1% С. Таким образом, уменьшение содержания серы приводит к снижению вредного влияния углерода на возникновение горячих трещин в наплавленном металле. [c.43] Холодные трещины в наплавленном металле образуются при сравнительно невысокой температуре (- 200°С). Они возникают тогда, когда металл, казалось бы, уже приобрел высокие прочностные свойства. Характерная черта появления холодных трещин — замедленное их развитие в течение нескольких часов и даже суток. Затем при достижении определенной величины трещины развиваются мгновенно, взрывоподобно с характерным звуковым эффектом. Холодные трещины возникают как по границам зерен, так и по телу зерна. Образованию холодных трещин способствуют повышенное содержание углерода, водорода и некоторых других элементов в наплавленном металле. Для образования трещин необходимо наличие каких-либо сил, способных вызвать деформацию. Такими силами служат остаточные сварочные напряжения, возникающие вследствие термических циклов наплавки. Однако только этого недостаточно для появления холодных трещин. Необходима еще предрасположенность металла к их образованию. [c.44] Существуют две гипотезы, объясняющие образование холодных трещин водородная и закалочная. Согласно первой гипотезе водород, попадающий в наплавленный металл, диффундирует к границе околошовной зоны, скапливается в микропустотах атомной решетки, превращается из атомарного в молекулярный, создает колоссальные давления, разрушающие металл. Вторая гипотеза объясняет появление холодных трещин возникновением сложных напряженных состояний в наплавленном металле, обусловленных увеличением его объема при образовании закалочной структуры — мартенсита. Сварочные и структурные напряжения суммируются и, если их величина превысит предел прочности наплавленного металла, произойдет его разрушение, т. е. образуется холодная трещина. При этом напряженное состояние наплавленного металла снимается. Такие трещины появляются в основном при наплавке среднелегированных и высоколегированных сталей. [c.44] Обе гипотезы дополняют друг друга, в общем объясняя причины образования холодных трещин. Исходя из верности обеих гипотез, необходимо ограничивать попадание в наплавленный металл водорода, источником которого служат ржавчина, влага, содерл ащаяся во флюсе, защитных газах или в электродных покрытиях. Для связывания водорода в газообразное соединение, нерастворимое в жидком металле, в покрытия или во флюс вводят химические соединения — плавиковый шпат, кремнефтористый натрий, тетрафторид кремния или титана и т. п., — образующие фтористый водород, водяной пар или гидроксил. С целью предупреждения образования холодных трещин применяют предварительный и сопутствующий подогревы изделия при наплавке. Последующие высокий отпуск и замедленное охлаждение изделия после наплавки полностью устраняют опасность возникновения холодных трещин. Для снятия напряжений в наплавленном слое применяют проковку отдельных валиков. Один из путей, предупреледающих образование холодных трещин, — выбор наиболее рационального легирования наплавленного металла. [c.45] Околошовные трещины подразделяют на горячие и холодные (закалочные). Горячие трещины при некоторых условиях образуются во время наплавки на участках сплавления и перегрева околошовной зоны. Трещины развиваются по границам зерен основного металла и могут распространяться в наплавленный слой. Образование горячих трещин в околошовной зоне объясняют сосредоточением на границах зерен вредных примесей, образующих легкоплавкие включения и прослойки. Минимальное количество вредных примесей (водорода, кислорода, серы и фосфора) способствует предупреждению образования горячих трещин в околошовной зоне. Установлено, что катаный и кованый хметалл лучше противостоят образованию околошовных трещин, чем литой. Положительное влияние оказывает использование способов наплавки с минимальным тепловложением. [c.45] Холодные трещины в околошовной зоне появляются в результате возникновения напряжений, обусловленных образованием мартенсита и высоких давлений, создаваемых водородом, заполнившим микроскопические пустоты в кристаллических решетках. Для предупреждения закалочных трещин применяют те же меры, что и для предотвращения холодных трещин в наплавленном металле. [c.45] Поры в наплавленном металле представляют собой округлые пустоты, расположенные отдельными группами или цепочками внутри металла и на его поверхности. Возникают поры в процессе первичной кристаллизации. Вопрос о допустимости пор в наплавленном металле решают конкретно в каждом отдельном случае, в зависимости от условий работы изделия, хотя поры при наплавке всегда нежелательны. Поры — это пузырьки водорода, азота, углекислого газа или пара, не успевшие выделиться до кристаллизации наплавленного металла. Образование пор, вызванных водородом и азотом, обусловлено резким уменьшением их растворимости в металле при его кристаллизации. [c.46] В жидком состоянии железо растворяет значительное количество водорода и азота. При снижении температуры жидкого металла растворимость в нем водорода н азота постепенно уменьшается и образующиеся пузырьки газов свободно всплывают на поверхность жидкой ванны. При кристаллизации металла снижение растворимости в нем водорода и азота происходит скачкообразно и уменьшается в 1,7 и 4 раза соответственно, что ведет к зарождению большого количества газовых пузырьков на поверхности раздела л идкой и твердой фаз. Не все пузырьки успевают при этом всплыть на поверхность, часть их остается в наплавленном металле. При недостаточной раскнсленности наплавленного металла в нем возникают поры от окиси углерода и водяного пара. [c.46] Для предупреждения возникновения пор в наплавленном металле флюсы и электроды прокаливают, поверхность металла перед наплавкой очищают от ржавчины и других загрязнений, применяют обезвоженные защитные газы. С увеличением коэффициента формы сварочной ванны уменьшается вероятность возникновения пор. При дуговых видах наплавки минимальную пористость получают применением постоянного тока обратной полярности. Эффективный способ уменьшения пористости — нагрев детали, снижающий скорость кристаллизации наплавленного металла. [c.46] Вернуться к основной статье