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.