- •Теория сварочных процессов
- •1. Физическая сущность процесса сварки. Три основные особенности сварочных процессов.
- •2.Классификация способов сварки по видам активации энергии и агрегатному состоянию вещества.
- •3. Основные технические задачи, решаемые с помощью сварки.
- •4. Источники тепла при сварке.
- •5. Методы расчета температур при сварке. Краевые и граничные условия.
- •6. Виды передачи тепла.
- •7. Три стадии распространения тепла при сварке. Их практическое значение.
- •8. Методы решения дифференциального уравнения теплопроводности.
- •9. Схематизация источников тепла и нагреваемых тел, применяемая для расчета температур при сварке.
- •10. Как зависит температурное поле от параметров режима сварки и теплофизических свойств свариваемого материала.
- •11. Сварочная ванна, факторы, определяющие размеры и форму сварочной ванны.
- •12. Этапы затвердевания сварочной ванны.
- •13. Образование первичных кристаллитов. Скорости затвердевания и кристаллизации.
- •14. Сварочная текстура и ее влияние на свойства сварных соединений.
- •15. Механизм образования горячих трещин при сварке.
- •16. Первичная и вторичная структуры сварных соединений.
- •17. Способы борьбы с горячими трещинами при сварке.
- •18. Холодные трещины при сварке.
- •19. Пути уменьшения склонности сварных соединений к образованию холодных трещин.
- •20. Замедленное разрушение, причины, пути уменьшения склонности сварных соединений к замедленному разрушению.
- •21. Свариваемость и методы ее оценки.
- •22. Проверка служебных характеристик сварных соединений.
- •23. Раскройте суть понятий: температурный интервал хрупкости, эффективный интервал кристаллизации, полигонизация.
- •24. Причины образования пористости при сварке. Механизм образования пор при сварке плавлением.
- •25. В чем состоят особенности протекания химических реакций при сварке?
- •26. Что представляют собой сварочные шлаки, их физико-химические характеристики и свойства?
- •27. Закон Нернста и его применение в сварочной практике.
- •28. Закон действующих масс и константа равновесия химических реакций.
- •Закон действующих масс
- •30. Легирование металла при сварке.
- •31. Рафинирование металла при сварке.
- •32. Модифицирование металла при сварке.
- •33. Виды химической неоднородности металла сварного соединения.
- •34. В чем разница между составом покрытий электродов и флюсов, а также шлаками, образующимися в ходе их расплавления при сварке.
- •35. Механизмы образования неоднородности металла шва
- •36. Объясните понятия «ликвация» и «сегрегация».
- •37. Назначение электродных покрытий, типы покрытий. Почему электроды с двухслойным покрытием можно считать перспективным видом электродов?
- •38. Факторы, определяющие характер переноса металла при дуговой сварке плавлением.
- •39. Вязкость жидкости и практическое значение её для сварочных процессов.
- •40. Окисление и диссоциация окислов при сварке.
- •41. Виды электрических дуг, применяемых в сварочных процессах.
- •42. Механизм возникновения остаточных сварочных напряжений и деформаций.
- •43. Методы борьбы со сварочными напряжениями и деформациями.
18. Холодные трещины при сварке.
Холодные трещины образуются в процессе вторичной кристаллизации при температуре от 200 °С и вплоть до комнатной температуры. При такой температуре в металле уже произошли основные фазовые превращения, металл приобрел присущие ему механические свойства. Если в это время в нем появятся внутренние напряжения, которые, возрастая, превысят предел его прочности, то металл разрушится - образуются трещины. Появление в металле таких критических напряжений объясняется двумя причинами: увеличением объема металла при фазовых превращениях и выделением водорода из твердого металла. Первая причин а связана с разностью удельных объемов образующихся при вторичной кристаллизации фаз. Например, у аустенита он составляет 0,1275 см3/г, а у прочного, но малопластичного мартенсита - 0,1310 см3/г. При сварке закаливающихся сталей исходная твердая фаза - аустенит - при охлаждении почти полностью распадается, превращаясь в другие фазы, в том числе и в мартенсит. Металл при Щ этом увеличивается в объеме, как бы разбухает. Чем больше скорость охлаждения, тем больше образуется мартенсита, происходит закалка, но в то же время больше остается аустенита, не успевшего распасться при высоких температурах. Его превращение в мартенсит медленно продолжается при низких температурах, при которых металл приобрел высокую прочность, но стал хрупким. Теперь в результате увеличения объема возникают и накапливаются внутренние напряжения, образуются трещины. Вторая причин а возникновения внутренних напряжений связана с различной растворимостью водорода в твердом и жидком металле. В процессе сварки ванна жидкого металла интенсивно растворяет водород. При затвердевании металла в твердой фазе образуется избыток водорода, его атомы выделяются из раствора и, скапливаясь в микропустотах и несплошностях сварного шва, образуют молекулы. Количество водорода в этих несплошностях растет, давление в них увеличивается, в окружающем металле возникают и накапливаются напряжения, образуются трещины. Оба эти процесса протекают медленно, холодные трещины могут образовываться спустя несколько часов или даже дней после сварки. Холодные трещины можно отличить от горячих по внешнему виду. Они образуются при низких температурах, когда межкристаллитные прослойки приобрели достаточную прочность. Поэтому трещины проходят как по границам, так и по телу зерна. Они ровные, не извилистые. Их излом белый, блестящий, окисление его поверхности не происходит. Располагаются холодные трещины как в металле шва, так и в зоне термического влияния, на участках, где происходили фазовые превращения с образованием твердой и хрупкой структуры. Склонность металла сварного соединения к образованию холодных трещин зависит от химического состава свариваемого металла, а также от режима и условий сварки, определяющих скорость охлаждения металла и возможность попадания водорода в сварочную ванну. Легирующие элементы, способствующие возникновению закалочных структур, увеличивают склонность сталей к холодным трещинам. Их совокупное влияние можно определить по эквивалентному содержанию углерода Сэ как сумму их концентраций в данной стали в процентах с учетом коэффициентов влияния: Стойкость против холодных трещин хорошая при Сэ < 0,25, удовлетворительная при Сэ = 0,25...0,45 и плохая при Сэ > 0,45. Увеличить стойкость сварного соединения против холодных трещин можно, изменяя параметры режима сварки так, чтобы уменьшить скорость охлаждения металла, уменьшая тем самым опасность возникновения хрупкого закаленного участка в зоне термического влияния. Для этого можно выбирать режим сварки с повышенной энергией, увеличивая мощность источника тепла или уменьшая скорость сварки. Применяют подогрев изделия после сварки или сопутствующий подогрев во время сварки, например газовой горелкой, высокочастотным индуктором, либо второй сварочной дугой. Мелкие детали после сварки можно укладывать в ящик с песком. Детали из сталей с плохой стойкостью против холодных трещин подвергают после сварки общей термообработке (отпуску) в печах. Для уменьшения количества водорода в сварочной ванне надо тщательно контролировать и просушивать электроды, газы, флюсы и другие вспомогательные сварочные материалы, а также кромки свариваемых деталей, не допуская попадания влаги в зону сварки. Для предупреждения образования как холодных, так и горячих трещин надо уменьшать жесткость деталей, изменяя их конструкцию/ Для определения стойкости сварного соединения к образованию холодных трещин также применяют два вида испытаний. Это способы количественной оценки склонности к трещинам путем нагрева и охлаждения образцов с различными скоростями при одновременном их деформировании в специальных машинах и технологические пробы, которые позволяют производить оперативные испытания
Образование трещин зависит от химического состава металла шва, термического цикла сварки, вида соединения и жесткости конструкции, направленности кристаллизации и других факторов.