14. Эффективная погонная энергия процесса сварки. Влияние погонной энергии на параметры термического цикла.

Эффективная погонная анергия q/V_CB — это количество теп­лоты, вводимое при сварке плавлением в единицу длины однопроходного шва или валика. Она измеряется в Дж/см. При дуговой сварке:

Металл, как и термический цикл сварки, реагирует не на от­дельные параметры сварочного процесса (силу сварочного тока, напряжение дуги и скорость сварки), а на количество теплоты, которое в него вводится сварочной дугой в результате одновре­менного действия в различных комбинациях всех указанных па­раметров.

Практически оценить эффективность погонной энергии при ручной дуговой сварке можно, пользуясь следующей приближенной зависимостью:

q/V_св=650S, (4)

где S — площадь сечения валика шва, мм²; V_CB — скорость сварки, см/с.

Зная значения погонной энергии или параметров режима сварки, можно определить площадь сечения валика сварного шва и наоборот.

Из изложенного следует, что термическим циклом сварки, оказывающим определяющее влияние на структуру и свойства металла зоны термическою влияния, а следовательно и сварного соединения в целом, при ручной дуговой сварке можно эффек­тивно управлять следующими параметрами процесса: силой сва­рочного тока I_св, напряжением дуги U_д, скоростью сварки V_св. начальной температурой металла (температурой подогрева) Т_н.

Уменьшение погонной энергии сварки снижает усадочную силу и деформацию, возникающие при сварке. Поэтому следует назна­ чать и использовать способы и режимы сварки, обеспечивающие минимальные тепловложе- ния на один проход. По­скольку эффективная по­гонная энергия пропорцио­нальна сечению валика (см. формулу (4)), то сварку не­обходимо выполнять на ре­жимах, формирующих ва­лики с возможно малыми поперечными сечениями. Многопроходная сварка в этом отношении имеет пре­имущество перед однопро­ходной. Следует, однако, при определении техноло­гии сварки иметь в виду и другие требования, предъ­являемые к процессу и ка­честву сварных соедине­ний, например, относящие­ся к скорости охлаждения металла после сварки, про­изводительности и т.д.

15. Скорость охлаждения металла в термическом цикле сварки и ее влияние на свойства сварного соединения. Оценка процесса охлаждения металла по показателю t_8/5 – времени охлаждения в диапазоне 800 – 500^оС для свариваемых конструкционных сталей.

Скорость охлаждения металла в термическом цикле сварки играет исключительно важную роль в формировании конечной структуры металла шва и зоны термического влияния и, как следствие, свойств всего сварного соединения. высокие скорости охлаждения при сварке ряда марок сталей способны приводить к появлению в ЗТВ закалочных структур, существенному сниже­нию вязкости металла и даже к образованию холодных трещин. Чрезмерно низкие — к перегреву металла и общему понижению эксплуатационных характеристик. Поэтому скоростью охлажде­ния металла при сварке нужно и можно управлять.

Мгновенную скорость охлаждения металла, т.е. скорость охлаждения при заданной температуре или в данной точке термического цикла, при однопроходной сварке стыковых соединений или наплавке валика на лист малой толщины (до 10мм) можно вычислить по формуле:

, ⁰С/с.

Мгновенную скорость охлаждения при наплавке валика на массивное тело (15-20мм) вычисляют по формуле:

, ⁰С/с.

Поскольку у большинства конструкционных сталей фазовые превращения при остывании в процессе сварки происходят в ин­тервале температур 800-500°С, для оценки скорости охлаждения металла в термическом цикле сварки часто используют время охлаждения t_8/5 в диапазоне температур 800-500°С.

Длительность охлаждения в интервале температур 800-500°С металла шва и ЗТВ при сварке листов малой толщины или наплавке валика на лист малой толщины определяют по формуле:

K – коэффициент, учитывающий различные условия теплоотвода стыковых и угловых швов от расплавленного металла к основному.

Для стыкового однопроходного шва К=1. Для угловых швов, форма которых способствует более интенсивному теплоотводу и вследствие повышению скорости охлаждения металла – К=0,7. Для многопроходного стыкового шва К=0,9.

Время охлаждения металла шва и ЗТВ при сварке листов большой толщины или наплавке валика на лист большой толщины рассчитывается по формуле:

К=0,45 – 0,7