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.