Factores que afectan el rendimiento de la soldadura de materiales metálicos.
La soldabilidad de los materiales metálicos se refiere a la capacidad de los materiales metálicos para obtener excelentes uniones de soldadura en condiciones tales como ciertos procesos de soldadura, incluidos los métodos de soldadura, los materiales de soldadura, las especificaciones de soldadura y las formas estructurales de soldadura. Un metal, si puede usarse en formas más comunes y si con un proceso de soldadura simple se obtienen excelentes uniones de soldadura, se considera que este metal tiene un buen rendimiento de soldadura. La soldabilidad de los materiales metálicos generalmente se divide en dos aspectos: soldabilidad del proceso y soldabilidad del uso.
1.Factores materiales
Los materiales incluyen metal base y materiales de soldadura. En las mismas condiciones de soldadura, los principales factores que determinan la soldabilidad del metal base son sus propias propiedades físicas y composición química.
En términos de propiedades físicas: factores como el punto de fusión, la conductividad térmica, el coeficiente de expansión lineal, la densidad, la capacidad calorífica y otros factores del metal tienen un impacto en procesos como el ciclo térmico, la fusión, la cristalización, el cambio de fase, etc. , afectando así la soldabilidad. El acero inoxidable y otros materiales tienen baja conductividad térmica. Materiales con gran gradiente de temperatura, elevadas tensiones residuales y grandes deformaciones durante la soldadura.
En términos de composición química, el elemento carbono tiene la mayor influencia, lo que significa que el contenido de carbono del metal determina su soldabilidad. A medida que aumenta el contenido de carbono en el acero, aumenta la tendencia al endurecimiento, disminuye la plasticidad y es fácil soldar. Grietas. Por tanto, cuanto mayor sea el contenido de carbono, peor será la soldabilidad. El acero con bajo contenido de carbono y el acero de baja aleación con un contenido de carbono inferior al 0,25% tienen una plasticidad y tenacidad al impacto excelentes. La plasticidad y la tenacidad al impacto de la junta soldada después de la soldadura también son muy buenas. Soldadura No hay necesidad de precalentamiento ni tratamiento térmico posterior a la soldadura, y el proceso de soldadura es fácil de controlar, por lo que tiene buena soldabilidad.
Los materiales de soldadura participan directamente en una serie de reacciones metalúrgicas químicas durante el proceso de soldadura, que determinan la composición, estructura, desempeño y formación de defectos del metal de soldadura. Si los materiales de soldadura se seleccionan incorrectamente y no coinciden con el metal base, no solo será imposible obtener una unión que cumpla con los requisitos de uso, sino que también introducirá la aparición de defectos como grietas y cambios en las propiedades estructurales. Por lo tanto, la selección correcta de los materiales de soldadura es un factor importante para garantizar uniones soldadas de alta calidad.
2. Factores de proceso
Los factores del proceso incluyen el método de soldadura, los parámetros del proceso de soldadura, la secuencia de soldadura, el precalentamiento, el poscalentamiento y el tratamiento térmico posterior a la soldadura, etc. El método de soldadura tiene una gran influencia en la soldabilidad, principalmente en dos aspectos: las características de la fuente de calor y las condiciones de protección.
Las fuentes de calor de los diferentes métodos de soldadura son muy diferentes en términos de potencia, densidad de energía, temperatura máxima de calentamiento, etc. Los metales soldados bajo diferentes fuentes de calor mostrarán diferentes propiedades de soldadura. Por ejemplo, la soldadura por electroescoria tiene alta potencia pero baja densidad de energía. , la temperatura máxima de calentamiento no es alta, el calentamiento es lento durante la soldadura y el tiempo de residencia a alta temperatura es largo, lo que resulta en granos gruesos en la zona afectada por el calor y una reducción significativa en la tenacidad al impacto, que debe mejorarse mediante un tratamiento de normalización. . Por el contrario, la soldadura por haz de electrones, la soldadura por láser, etc. Este método tiene poca potencia, pero alta densidad de energía y calentamiento rápido. El tiempo de residencia a alta temperatura es corto, la zona afectada por el calor es muy estrecha y no hay peligro de crecimiento del grano.
Ajustar los parámetros del proceso de soldadura, tomar otras medidas del proceso como precalentamiento, poscalentamiento, soldadura multicapa y controlar la temperatura entre capas, puede ajustar y controlar el ciclo de calor de soldadura, cambiando así la soldabilidad del metal. Por ejemplo, precalentamiento antes o después de soldar. Al tomar medidas como el tratamiento térmico, es completamente posible obtener uniones soldadas sin defectos de grietas y que cumplan con los requisitos de rendimiento.
3. Factores estructurales
Se refiere principalmente a la influencia de la estructura de soldadura y la forma del diseño de la junta de soldadura, como la forma estructural, el tamaño, el espesor, la forma de la ranura de la junta, el diseño de la soldadura y la forma de la sección transversal, etc. sobre soldabilidad. Su influencia se refleja principalmente en la transferencia de calor y la fuerza. En términos de estado, diferentes espesores de placa, diferentes formas de unión o formas de ranura tienen diferentes direcciones de velocidad de transferencia de calor y velocidades de transferencia de calor, lo que afecta la dirección de cristalización y el crecimiento del grano del baño fundido. . El cambio de la estructura, el espesor de la placa y la costura de soldadura, el diseño, etc., determinan la rigidez y la restricción de la junta, lo que afecta el estado de tensión de la junta. Una morfología cristalina deficiente, una concentración de tensión severa y una tensión de soldadura excesiva son las condiciones básicas para la formación de grietas de soldadura. Reducir la rigidez de la junta durante el diseño. Reducir las soldaduras cruzadas y reducir diversos factores que causan la concentración de tensiones son medidas importantes para mejorar la soldabilidad.
4. Condiciones de uso
Se refiere a la temperatura de trabajo, las condiciones de carga y el medio de trabajo durante el período de servicio de la estructura soldada. Este entorno de trabajo y condiciones operativas requieren que la estructura soldada tenga el rendimiento correspondiente. Por ejemplo, la estructura soldada que trabaja a baja temperatura debe tener resistencia a la fractura frágil; trabajando a alta temperatura La estructura debe tener resistencia a la fluencia; la estructura que trabaja bajo cargas alternas debe tener buena resistencia a la fatiga; el recipiente soldado que trabaja en medios ácidos, alcalinos o salinos debe tener una alta resistencia a la corrosión, etc. En resumen, cuanto mejores sean las condiciones de uso, cuanto mayores sean los requisitos de calidad para las uniones soldadas, más difícil será garantizar la soldabilidad del material.
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