Факторы, влияющие на качество сварки металлических материалов

Свариваемость металлических материалов означает способность металлических материалов получать превосходные сварные соединения в таких условиях, как определенные сварочные процессы, включая методы сварки, сварочные материалы, характеристики сварки и формы сварных конструкций. Металл, если его можно использовать более широко, и если простой процесс сварки обеспечивает отличные сварочные соединения, считается, что этот металл имеет хорошие сварочные характеристики. Свариваемость металлических материалов обычно разделяют на два аспекта: свариваемость в процессе и свариваемость при использовании.

1. Существенные факторы

Материалы включают в себя основной металл и сварочные материалы. При одних и тех же условиях сварки основными факторами, определяющими свариваемость основного металла, являются его собственные физические свойства и химический состав.

С точки зрения физических свойств: такие факторы, как температура плавления, теплопроводность, коэффициент линейного расширения, плотность, теплоемкость и другие факторы металла, оказывают влияние на такие процессы, как термический цикл, плавление, кристаллизация, фазовый переход и т. д. , тем самым влияя на свариваемость. Нержавеющая сталь и другие материалы имеют низкую теплопроводность. Материалы с большим градиентом температуры, высокими остаточными напряжениями и большими деформациями при сварке.

С точки зрения химического состава наибольшее влияние оказывает углеродный элемент, а это означает, что содержание углерода в металле определяет его свариваемость. По мере увеличения содержания углерода в стали увеличивается склонность к закалке, снижается пластичность и облегчается сварка. Трещины. Следовательно, чем выше содержание углерода, тем хуже свариваемость. Низкоуглеродистая сталь и низколегированная сталь с содержанием углерода менее 0,25% обладают отличной пластичностью и ударной вязкостью. Пластичность и ударная вязкость сварного соединения после сварки также очень хорошие. Сварка Нет необходимости в предварительном нагреве и термообработке после сварки, а процесс сварки легко контролировать, что обеспечивает хорошую свариваемость.

Сварочные материалы непосредственно участвуют в ряде химико-металлургических реакций в процессе сварки, определяющих состав, структуру, работоспособность и образование дефектов металла шва. Если сварочные материалы выбраны неправильно и не соответствуют основному металлу, не только невозможно будет получить соединение, соответствующее требованиям использования, но и возникнут такие дефекты, как трещины и изменения структурных свойств. Поэтому правильный выбор сварочных материалов является важным фактором обеспечения качественных сварных соединений.

2. Факторы процесса

К технологическим факторам относятся метод сварки, параметры процесса сварки, последовательность сварки, предварительный нагрев, последующий нагрев и термообработка после сварки и т. д. Способ сварки оказывает большое влияние на свариваемость, главным образом, в двух аспектах: характеристики источника тепла и условия защиты.

Источники тепла при разных способах сварки сильно различаются по мощности, плотности энергии, максимальной температуре нагрева и т. д. Металлы, сваренные под разными источниками тепла, будут иметь разные сварочные свойства. Например, электрошлаковая сварка имеет высокую мощность, но низкую плотность энергии. , максимальная температура нагрева невысокая, во время сварки нагрев медленный, а время пребывания при высокой температуре длительное, что приводит к образованию крупных зерен в зоне термического влияния и значительному снижению ударной вязкости, которую необходимо улучшить путем нормализующей обработки. . Напротив, электронно-лучевая сварка, лазерная сварка и т. д. Этот метод имеет малую мощность, но высокую плотность энергии и быстрый нагрев. Время пребывания при высокой температуре короткое, зона термического воздействия очень узкая, и нет опасности роста зерна.

Регулируя параметры процесса сварки, принимая другие технологические меры, такие как предварительный нагрев, последующий нагрев, многослойная сварка и контроль межслойной температуры, можно регулировать и контролировать тепловой цикл сварки, тем самым изменяя свариваемость металла. Например, предварительный нагрев перед сваркой или после сварки. Приняв такие меры, как термообработка, вполне возможно получить сварные соединения без трещин и отвечающих эксплуатационным требованиям.

3. Структурные факторы

В основном это относится к влиянию конструкции сварки и формы конструкции сварного соединения, такой как форма конструкции, размер, толщина, форма канавки соединения, расположение сварного шва, форма поперечного сечения и т. Д. по свариваемости. Его влияние в основном отражается на теплопередаче и силе. С точки зрения состояния пластины разной толщины, разные формы соединений или формы канавок имеют разные направления скорости теплопередачи и скорости теплопередачи, которые влияют на направление кристаллизации и рост зерен ванны расплава. . Смена конструкции, толщина пластины и сварочного шва. Схема и т. д. определяют жесткость и зажатость соединения, что влияет на напряженное состояние соединения. Плохая кристаллическая морфология, сильная концентрация напряжений и чрезмерное сварочное напряжение являются основными условиями образования сварочных трещин. Уменьшите жесткость соединения во время проектирования. Уменьшение количества поперечных сварных швов и уменьшение различных факторов, вызывающих концентрацию напряжений, являются важными мерами по улучшению свариваемости.

4. Условия использования

Это относится к рабочей температуре, условиям нагрузки и рабочей среде в течение срока службы сварной конструкции. Эти рабочие условия и условия эксплуатации требуют, чтобы сварная конструкция имела соответствующие характеристики. Например, сварная конструкция, работающая при низкой температуре, должна обладать стойкостью к хрупкому разрушению; работа при высокой температуре. Конструкция должна обладать сопротивлением ползучести; конструкция, работающая при знакопеременных нагрузках, должна обладать хорошей усталостной прочностью; сварная тара, работающая в кислотных, щелочных или солевых средах, должна обладать высокой коррозионной стойкостью и т. д. Короче говоря, чем суровее условия эксплуатации, тем выше требования к качеству сварных соединений, тем сложнее обеспечить свариваемость материала.