Загальні відомості про зварюваності металів і сплавів - Зварювальні роботи Київ

Загальні відомості про зварюваність металів і сплавів

На рисунку представлено прогноз можливості зварювання різнорідних пар металів за діаграмами стану:

X – зварювані, утворюють інтерметаліди;
S – добре зварювані, утворюють тверді розчини;
C – здатні до зварювання з утворенням складної мікроструктури;
D – недостатньо даних або для зварювання необхідні особливі заходи;
N – дані відсутні.

Основою необхідності розподілу металевих матеріалів за критерієм зварюваності є економічна доцільність зварювальних робіт, на яку впливають такі фактори:
– необхідність виконання додаткових технологічних операцій;
– потреба у використанні спеціальних зварювальних матеріалів.

Зварюваність як ринковий фактор

Слід зазначити, що ринок металів і сплавів значною мірою визначається високим попитом на матеріали, використання яких буде максимально економічно ефективним. Таким чином, зварюваність є фактором, що впливає на доступність і наявність металевих матеріалів у вільному продажу.

Однак не варто забувати і про розвиток технологій зварювання, появу нового зварювального обладнання, що здешевлює виробництво зварювальних робіт. Водночас рушійною силою науково-технічного прогресу є ринковий попит на матеріали з видатними характеристиками, які зазвичай пов’язані з погіршенням зварюваності.
У нас ви можете замовити будь-які зварювальні роботи – svarochnye-raboty.com.ua

Зварюваність як характеристика матеріалу

Поняття зварюваності включає сукупність характеристик матеріалів і технологічних прийомів, які визначають можливість отримати надійне зварне з’єднання. Окрім технологічних характеристик основного металу, зварюваність визначається технологією зварювання, складом і характеристиками зварювальних матеріалів, конструкцією зварного вузла та умовами експлуатації виробу.

Металеві матеріали класифікують у порядку зростання складності технологічного процесу, який супроводжує зварювання. Матеріали з гарною зварюваністю не потребують особливих заходів під час зварювання. Якщо для отримання якісних зварних швів потрібен цілий комплекс заходів до, під час і після зварювальних робіт, то такий матеріал називають важкозварюваним.

Що впливає на зварюваність?

Найбільший вплив на зварюваність мають фізико-хімічні та структурно-механічні властивості того чи іншого сплаву або металу. Цих параметрів дуже багато, тому під зварюваністю мається на увазі комплексна характеристика, що включає, але не обмежується такими особливостями:
– схильність металу до окислення та пороутворення;
– схильність до утворення холодних і гарячих тріщин.

Схильність металу до окислення та пороутворення характерна і важлива для визначення зварюваності чистих металів, а також різних сплавів з іншими металами і неметалевими елементами. Схильність до утворення тріщин пов’язана з процесами, що відбуваються під час високотемпературної обробки, окремим випадком якої є електродугове та інші види зварювання. Цей параметр впливає на зварюваність і чистих металів, але найбільше відображається на особливостях зварювання їхніх сплавів.

Утворення оксидів металів під час зварювання

Термічний вплив під час зварювання створює умови, за яких метал легше реагує з киснем з атмосфери, що може призвести до утворення оксидів. Оксиди можуть нерівномірно розподілятися в розплавленому металі, аж до утворення видимих включень. Внаслідок відмінностей у фізичних властивостях чистих металів і їхніх оксидів, механічні властивості зварного шва погіршуються через його неоднорідну структуру.

Як приклад можна навести труднощі, що виникають під час зварювання алюмінію. Оксидна плівка, яка присутня на поверхні алюмінію і його сплавів у нормальних умовах, також має значний вплив на підготовку до зварювальних робіт з цим матеріалом.

Пори в зварному шві

Пороутворення є складним фізико-хімічним процесом і головним чином пов’язане з наявністю розчинених у металі газів. Під час зварювання досягаються температури, що перевищують температуру плавлення того чи іншого металевого матеріалу. Як наслідок, розчинність газів у металі різко зростає, а при охолодженні відбувається зворотний процес – розчинені гази утворюють бульбашки. Крім надходження з атмосфери, гази можуть утворюватися під час хімічної реакції між елементами, що містяться в основному металі та зварювальних матеріалах. Прикладом такої реакції може бути утворення оксиду вуглецю CO з вуглецю, що міститься в різних марках сталі.

Існують і інші причини утворення пор у зварному шві, не пов’язані з хімічним складом зварюваних матеріалів: наявність забруднень у місці зварювання, іржі, висока вологість, неправильний вибір режиму зварювання тощо.

Схильність до утворення тріщин під час зварювання

Складний хімічний склад сплавів впливає на особливості мікрокристалічної структури, а також на процеси, що відбуваються в металевих матеріалах під час зварювання і після нього. Опірність або схильність до утворення тріщин є найважливішим параметром зварюваності сплавів металів.

Схильність до утворення тріщин можна визначити за допомогою емпіричних формул, у яких фігурує відсотковий вміст тих чи інших хімічних елементів у сплаві (наприклад, показник Вілкінсона (H.C.S), вуглецевий еквівалент Се).

Якщо розглядати сталь, то в першу чергу звертають увагу на вміст вуглецю. Цей хімічний елемент є одним із найважливіших і визначає більшість фізичних характеристик сталі. При вмісті вуглецю до 0,25% зварюваність сталі хороша, і зварювальні роботи можуть проводитися без будь-яких спеціальних режимів термообробки. При вищій концентрації цього елемента в зоні термічного впливу зварювальної дуги утворюються структури, що призводять до появи тріщин.