Структура сварного соединения

Соединения, выполняемые сваркой плавлением состоит из четырех зон: металл шва, зона сплавления, зона термического влияния и основной металл.

Основной металл – металл, подвергающийся сварке.

Зона термического влияния - участок основного металла не подвергающийся расплавлению, структура и свойства которого изменяются в результате нагрева и пластической деформации при сварке.

Зона сплавления – металл, находящийся на границе основного металла.

Под металлом шва понимают сплав, образованный переплавленным основным и присадочным металлом или только основным металлом.

В зоне термического влияния из низкоуглеродистой стали различают следующие участки: 1-неполного расплавления, 2-перегрева, 3-полной перекристаллизации (нормализации), 4-неполной перекристаллизации, 5-рекристаллизации и 6-синеломкости (рис.6).

Рис. 6.Температурные границы участков сварного соединения

Участок неполного расплавления – переходный от расплавленного металла к основному.На этом участке происходит образование соединения и проходит граница сплавления, он представляет собой узкую область (0,1…0,4мм) основного металла, нагретого до частичного расплавления зерен, здесь происходит их значительный рост и скопление примесей, поэтому он обычно является наиболее слабым местом сварного соединения с пониженной прочностью и пластичностью. Участок перегрева – область основного металла, нагреваемого до температуры 1100…1450°С, в связи с чем металл отличается крупнозернистой структурой и пониженными механическими свойствами (пластичностью и ударной вязкостью). Участок нормализации – область металла, нагреваемый до температур 900…1100°С. Металл этого участка обладает высокими механическими свойствами, т.к. при нагреве и охлаждении на нем образуется мелкозернистая структура в результате перекристаллизации. Участок неполной перекристаллизации – зона металла нагреваемого при сварке до температур 725…900°С. В связи с неполной перекристаллизацией, вызванной недостаточным временем и температурой нагрева структура характеризуется смесью мелких перекристаллизовавшихся зерен и крупных зерен, которые не успели перекристаллизоваться. Металл этого участка имеет более низкие механические свойства, чем металл предыдущего участка. Участок рекристаллизации – область нагреваемого в пределах температур 450…725°С. Если сталь перед сваркой испытывала холодную деформацию (прокатку, ковку, штамповку), то на этом участке развиваются процессы рекристаллизации, приводящие к росту зерна, огрублению структуры, и, как следствие, к разупрочнению. Участок синеломкости – область температур 200…450°С, является переходным от зоны термического влияния к основному металлу. На этом участке могут протекать процессы старения, связанные с выпадением карбидов железа и нитридов, что вызывает понижение механических свойств этой области. Если перед сваркой металл был отожжен, то существенных изменений на последних двух участках не происходит.

Ширина зоны термического влияния зависит от вида сварки, толщины металла и режимов сварки.

При ручной дуговой сварке зона термическогго влияния составляет обычно 5…6мм, при сварке под флюсом около 10мм, при газовой сварке до 25мм.[4]

Контрольные вопросы (вопросы для самопроверки)

1. Какое сварное соединение называется стыковым?

2. Чем отличается стыковое соединение от нахлёсточного?

3. Какое сварочное соединение называется тавровым?

4. Чем отличается угловое соединение от торцового?

5. Что называется сварным швом?

6. Какие существую разновидности сварных швов?

7. К каким соединениям применим угловой шов?

8. как подразделяются сварные швы по положению в пространстве?

9. Как подразделяются сварные швы по отношению к действующим

усилиям?

10. Как классифицируются сварные швы по форме наружной поверхности?

11. Какими буквами обозначаются основные виды сварного соединения?

12. Для чего устанавливаются условные изображения и обозначения швов

сварных соединений на чертежах?

13. Какие конструктивные элементы характеризуют форму кромок?

14 Какие существуют формы разделки кромок?

15. Какую роль выполняет зазор при сборке под сварку?

16. Что такое притупление кромок и для чего оно делается?

17. Назвать конструктивные элементы сварного шва.

Сварочные материалы.

Свойства металлов и сплавов определяются их химическим составом и структурой. Так как в ряде случаев даже относительно благоприятная литая структура сварного шва все же хуже улуч­шенной структуры основного металла, то одним из наиболее действенных средств улучшения его свойств является подбор хими­ческого состава металла шва, позволяющего относительно сбли­зить его свойства со свойствами основного металла, обычно улуч­шенного дополнительной обработкой.

Поэтому, как правило, при выполнении сварки стремятся полу­чить состав металла шва, отличающийся от основного металла, но имеющий необходимые свойства, например прочностные, близкие к эталону — основному металлу.

Регулировать состав металла шва можно используя необхо­димые для этих целей сварочные материалы.

Металл сварных швов при сварке плавлением формируется либо за счет расплавления только основного металла, либо, более часто, за счет расплавления основного и добавочного (присадоч­ного металла).

Выби­рая для каждого конкретного способа сварки соответствующие сварочные материалы, можно активно воздействовать на состав металла шва и, как следствие, обеспечивать его свойства, т. е. выбор сварочных материалов определяет возможность активного регулирования состава и свойств металла шва.

Иными словами, подбор сварочных материалов является важным сред­ством активного вмешательства также и в свойства металла зоны сплавления.