2.2.1.1. Теоретическая оценка свариваемости

При определении свариваемости по химическому составу ориентировочным количественным показателем свариваемости является так называемое «эквивалентное содержание углероды».

Для подсчета этого эквивалентного содержания углерода в % различными авторами предложено много формул. Международный институт сварки (МИС) рекомендует использовать следующую формулу:

(2.1)

где вместо символов химических элементов ставится процентное их содержание в стали по данным сертификатов завода – изготовителя или проведенных испытаний (химанализа).

В зависимости от эквивалентного содержания углерода и связанной с этим склонностью к закалке и образованию холодных трещин, стали по свариваемости делят:

С_Э < 0,25 – хорошо сваривающиеся без образования закалочных структур и трещин в широком диапазоне режимов, толщин и конструктивных форм;

- удовлетворительно сваривающиеся, мало склонные к образованию холодных трещин при правильном подборе режимов сварки, в ряде случаев требуется подогрев;

- ограниченно сваривающиеся стали, склонны к трещинообразованию, возможность изменения сопротивляемости образованию трещин за счет режимов сварки весьма ограничена, требуется подогрев;

0,45<С_Э – плохо сваривающиеся стали, весьма склонны к закалке и трещинам, требуют при сварке подогрева, специальных технологических приемов сварки и термообработки.

2.2.1.2. Технологические пробы на свариваемость

Трещинообразование в сварном соединении зависит не только от химического состава основного металла, но и от жесткости узла, способа и технологии сварки, сварочных материалов и т.д. Поэтому в заводских условиях и при выполнении научно – исследовательских работ часто применяют различные пробы и испытания, которые, однако, также не являются универсальными и не учитывают одновременно всех факторов, влияющих на свариваемость.

Технологические пробы на свариваемость подразделяют на качественные и количественные, пробы – на «горячие» и «холодные» трещины.

Всего в мире известно более трехсот проб. Рассмотрим две из них:

1. Количественная проба на горячие трещины МВТУ им. Баумана

Эта проба заключается в том, что специальные образцы с поперечным или продольным (рис. 2.1) швом в процессе сварки растягивают с постоянной скоростью и определяют критическую скорость деформации, вызывающую образование трещин.

Рис. 2.1. Количественная проба на горячие трещины Н.Н. Прохорова, МВТУ им. Баумана

Испытания проводим в следующем порядке. Первый образец сваривают при средней скорости растяжения. Если трещин в шве не появилось, то скорость растяжения при сварке последующих образцов увеличивают; если трещины появились – уменьшают. Таким образом, устанавливают значение критической скорости деформации А, мм/ мин, для данных условий проведения сварки. Чем выше А, при которой в металле шва еще не появляются горячие трещины, тем больше технологическая прочность, т.е. стойкость против образования горячих трещин.

2. Качественная проба на холодные трещины Кировского завода

На дно выточки из испытуемой стали образца (рис. 2.2), представляющего собой круглую, жестко заделанную по периметру пластину, наплавляют по диаметру валик сварного шва. В процессе наплавки регулируют интенсивность охлаждения сварного соединения, а тем самым распределение и величину твердости в зоне термического влияния (ЗТВ) и напряженное состояние, с помощью подогрева или охлаждения обратной поверхности образца. После остывания из образца вырезают темплеты шириной мм, на боковых гранях которых приготавливают макрошлифы и изучают с целью выявления трещин.

Рис. 2.2. Качественная проба на холодные трещины Кировского завода

Сталь считается хорошо сваривающейся, если при охлаждении образца водой трещины в валике и ЗТВ не появляются. При появлении трещин в случае охлаждения водой, но при отсутствии их при охлаждении на воздухе, сталь считается удовлетворительно сваривающейся. К ограниченно сваривающимся относятся стали, дающие трещины при охлаждении сварного соединения на воздухе и не дающие – при подогреве образца до Избежать трещинообразования при сварке плохосваривающихся сталей можно только с помощью предварительного подогрева до более высокой температуры (Т>150ºC).