Sakhalin_Cat

4-8    ДЕФЕКТЫ СВАРОЧНОГО ШВА И ИХ ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ

4-8-1  Трещины

Трещины образуются при затвердевании или застывании зоны сварки, и подразделяются по своему образованию на холодные трещины и горячие трещины.

Холодные трещины возникают после застывания зоны сварки до относительно низкой температуры (порядка 200°С и ниже). Причиной считаются 3 фактора, а именно водород, проникший в зону сварки, завязывающая сила, воспринятая зоной сварки, и затвердевание сваренного металла или участка, находящегося под влиянием тепла. Трещины могут возникнуть, спустя несколько часов до нескольких дней после окончания сварки в 'зависимости от материала и других условий. Потому что до возникновения трещин нужно время для того, чтобы проникший в зону сварки водород перемещался внутри зоны сварки и накопился в количестве, необходимом для возникновения трещин.

Имеются разновидности формы трещины, на рис. 4.56 представлены примеры, называемые трещиной в корне шва, внешней продольной трещиной на границе шва, подвалковой трещиной, каждый.

Чтобы предотвратить холодные трещины следует;

(1) Очистить разделанные кромки тщательно от масла, ржавчины, капель конденсата и пр. и тем самым по возможности устранить причину попадания водорода в тону сварки,

(2) Чтобы  ускорить  выделение проникшего  в  зону сварки  водорода. нужно   поддерживать    высокую   температуру    перед    наложением последующего слоя путем подогрева,

(3) Правильно   подобрав    форму    разделки    кромок,   режим    сварки, зажимное   приспособление  и   подкладку,  избежать  возникновения чрезмерной завязывающей силы, резкого застывания с последующим затвердеванием металлической структуры.

Горячие трещины возникают в процессе сварки или непосредственно после сварки, когда зона сварки имеет температуру (порядка 300°С и более) и появляются при затвердевании расплавленного металла. Так что они могут быть названы трещинами от затвердевания. Считается, что непосредственно перед завершением затвердевания расплавленного металла в межзеренной границе в середине валика и в окружении валика остается малая масса расплавленного металла в виде пленки. Если к этому расплавленному металлу приложится сила, сопровождающая тепловую деформацию, он не выдержит деформацию по причине своей незначительной массы, пробьется отверстие, которое перерастет в трещину от затвердевания. Следовательно, на возникновение трещин значительное влияние оказывают химический состав зоны сварки, включение примесей и пр.

На рис. 4.57 представлены примеры, называемые по форме трещины грушеобразной трещиной в шве, продольной трещиной в шве, трещиной в кратере.

Чтобы предотвратить горячие трещины следует:

(1) Подобрать  форму  разделки   кромок   и   режим   сварки,   чтобы   не получилась форма  поперечного сечения  шва,  узкая  и длинная  в направлении проплавления. То есть установить отношение «глубина проплавления/ширина шва» на небольшое значение.

(2) Так как трещины склонны возникать, когда количество фосфора (Р), серы (S) и пр. велико, следует по возможности уменьшать примеси в основном   металле   и   присадочном   металле.   А   далее,   подбирать присадочный металл, марка которого подходит к основному металлу.

(3) В  зоне  кратера  производить  правильную  заделку  кратера  путем управления нисходящим потоком тока и пр.

4-8-2  Раковины

Раковинами называют полости, которые образованы по причине того, что газ, проникший в расплавленный металл и не успевший выйти из него, перекрыт в расплавленном металле. В частности, раскрытые на поверхности шва раковины называются поверхностными раковинами.

Раковины в основном состоят из водорода и кислорода, а в зависимости от ситуации также из аргона, использованного в качестве защитного газа. Кроме  того,   по  сравнению  с  другими   металлами  алюминий  склонен   к образованию раковин по причине того, что масса водорода в затвердевшем металле значительно меньше, чем в расплавленном металле, и в процессе застывания выделяется большая масса водорода. Чтобы полностью устранить эти раковины, требуется наиболее тщательное внимание.

Чтобы предотвратить раковины следует;

1. Удалить с участка разделки кромок грязь, ржавчину, влагу и обратить внимание на очистку,
2. Так   как   попавшая   на   присадочный   металл   влага  также  может привести к возникновению раковин, обращать тщательное внимание на просушивание. В частности, при сварке алюминия в зависимости от ситуации необходимо удалить оксидную пленку с поверхности присадочного металла.
3. Обращая  внимание на расход защитного газа,  защиту от ветра, очистку   сопла   и  т.д.,   предотвратить  захват   воздуха   вследствие неполной защиты. Также, не удлинять дугу больше, чем необходимо.

4-8-3 Несплавление

Отсутствие сплавления между наплавленным металлом и основным металлом или между наплавленными металлами каждого прохода, как показано на рис. 4.59, называется несплавлением. В случае нержавеющей стали, алюминиевого сплава и пр.. на поверхности шва образуются окиси с высокой температурой плавления и, если при наложении следующего слоя шва расплавленный металл опережает дугу и дуга прямо не попадает на поверхность шва, эта оксидная пленка не подвергается плавлению, остается, и может вызвать несплавление.

Чтобы предотвратить несплавление следует:

(1) Тщательно очистить поверхность разделки кромок и поверхность шва.

(2) Подобрать  режим  сварки,  обеспечивающий  достаточную  глубину проплавления,   и,   в   частности,   обращать   внимание   на   полное проплавление краев лицевой поверхности предыдущего слоя шва

4-8-4 Непровар

Непроваром называется состояние, когда части разделок кромок, в частности, поверхности притупления кромок, не проплавляются. Как показано на рис. 4.60. непровар склонен возникать, когда угол скоса кромок мал или притупление кромок слишком велико.

Чтобы предотвратить непровар следует:

(1) Подобрать правильную форму и размеры разделки кромок. В частности, обращать внимание на то, чтобы угол скоса кромок не стал слишком малым и притупление кромок не стало слишком большим,

(2) По возможности укоротить дугу и уменьшить напряжение дуги.

(3) Подобрать режим сварки, с целью получения достаточною тепловложения для сварки, увеличивая сварочный ток, убавляя скорость сварки и т.д.

4-8-5 Подрезы и наплывы

Когда основной металл по краям лицевой поверхности шва подвергается слишком интенсивному расплавлению, появляется впадина в виде паза, которая называется подрезом. Как покачано на рис. 4.61 подрезы склонны возникать на верхних краях лицевой поверхности шва при горизонтальной сварке угловым швом. Значительные или острые подрезы убавляют прочность соединений, так что следует по возможность предотвратить их возникновение.

Чтобы предотвратить подрезы следует;

(1) Не увеличивать сварочный ток больше, чем необходимо,

(2) Избегать слишком большой скорости сварки.

(3) Поддерживать   правильное   положение   угла   наклона   горелки,   и правильную длину дуги.

Наплывами называется состояние того, что основной металл по краям лицевой поверхности шва не подвергается расплавлению, и металл шва натекает на основной металл, как показано на рис. 4.62. Наплывы представляют собой противостоящее подрезам явление, которое возникает, когда объем добавления присадочного металла слишком велик, скорость сварки слишком мала и пр.

4-8-6 Беспорядочность валика

В  случае дуговой сварки  на низкочастотном  импульсе и  пр.,  когда установлена слишком большой скорость, получается прерывистый валик, как показано на рис. 4.63 (а). Если по сравнению со сварочным током скорость сварки слишком велика, длина дуги слишком велика и т.д.. как показано на рис. 4.63 (б), появляются нерегулярные впадины и не образуется однородный валик. При импульсно-дуговой сварке, когда установлена слишком большая разница между пиковым током и базовым током, также может возникнуть этот надвигающийся валик.

Так что, следует избегать увеличения скорости сварки, удлинения дуги, и т.д. больше, чем необходимо. Кроме того, при импульсно-дуговой сварке не следует устанавливать чрезмерно большую силу тока, для большего увеличения эффекта.

4-8-7 Вольфрамовые включения

Вольфрамовыми включением называется явление того, что в процессе сварки конец вольфрамового электрода вытекает в расплавленном виде или прикосновение конца вольфрамового электрода к расплавленному металлу приводит к попаданию вольфрама в металл шва. Следует обращать внимание на то. что участки с вольфрамовыми включениями затвердевают крайне интенсивно и повлекут за собой трещины.

Следует уделять внимание тому, чтобы использовать электроды правильного диаметра применительно к сварочному току, поддерживать правильную подачу защитного газа для предотвращения быстрого износа электрода, перемещать электрод, избегая прикосновения электрода к ванне расплавленною металла.

4-8-8 Сварочная деформации

Из-за вкладываемого дугой тепла, зоны сварки и околошовные зоны подвергаются растяжению и усадке и после окончания сварки, как представлено на рис. 4.64, возникают (а) поперечная усадка, образуемая в направлении, перпендикулярном сварному шву, (б) продольная усадка, образуемая в направлении линии сплавления, (в) деформация продольного изгиба, образуемая в направлении сварного шва. (г) угловая деформация, представляющаяся собой перелом вдоль сварного шва. (д) поворотная деформации, при которой зазор в вершине разделки становится уже или шире по мере продвижения сварки, (е) вертикальная деформация, образуемая в случае тонкостенных листов в волнистом виде.

Сварная деформация понижает точность отделанных изделий, портит качественный вил и оказывает вредное влияние на прочность, жесткость и т.д. конструкций, так что следует по возможности уменьшить ее возникновение.

Чтобы сдержать сварную деформацию, следует

1)    Предположив усадку и деформацию от сварки, заранее предусмотреть припуски на усадку или придать обратную деформацию,

2)    Чтобы уменьшить суммарное тепловложение сварки, подбирать разделки кромок малого поперечного сечения. Предпочитать Х-образную разделку кромок или двухстороннюю симметричную «рюмкообразную» разделку кромок V-образной  разделке  кромок,  подбирать  более узкий  зазор  в вершине разделки,

3)    Чтобы по возможности уменьшить неоднородность зазоров в вершине разделки,   смещение   и   т.д..   повышать   точность   элементов,   заранее проверять форму разделки кромок и использовать сборочное зажимное приспособление, а затем производить сварку прихватками.

4)    Составить технологическую последовательность сварки, чтобы уменьшить сварную деформацию.

4-8-9 Магнитное дутье

В некоторых случаях в силу магнитного действия тока дуга изгибается в определенном   направлении   и   направленность   и  сосредоточенность  дуги становятся неустойчивыми, в результате чего шов получается извилистым, ширина шва становится уже, проплавление - мельче. Это явление называется магнитным дутьем, четко появляется при сварке стали на постоянном токе, в частности, склонно возникать при сварке угловым швом, соединениях с глубокой разделкой кромок и т.д. При сварке на переменном токе магнитное дутье почти не возникает, но при сварке на постоянном токе возникает даже в случае, когда основной металл представляет собой нержавеющую сталь, которая не поддается намагничиванию.

Возникновение магнитного дутья различается в зависимости от положения подсоединения сварочного кабеля к основному металлу, угла наклона горелки, ширине основного металла и т.д. Например, как показано на рис. 4.65 (а), если сварочный кабель подсоединен слева, дуга гнется направо; как показано на (b), если сварочные кабели подсоединены с обеих сторон, магнитное дутье не появляется. Однако, как показано на (с) и (d), даже когда сварочные кабели подсоединены с обеих сторон, если наклоняют горелку, дуга изгибается в противоположном   наклону   горелки   направлении.   В   случае   наклонения горелки, как показано на (е), рекомендуется подсоединить сварочный кабель к краю основного металла с противоположной наклону горелки стороны.

Кроме того, как показано на рис. 4.66, в случае сварки края основного металла, дуга склонна изгибаться к центру основного металла. Во многих случаях можно предотвратить это явление, подсоединив еще один сварочный кабель в место, где начинает появляться магнитное дутье.

Чтобы сдержать магнитное дутье следует;

(1) Изменять   положение  подсоединения   сварочного   кабеля   к  основному металлу.

(2) Подсоединять сварочный кабель на два места основного металла или более.

(3) Изменять угла наклона горелки.

Кроме  того,   в   некоторых  случаях  с   помощью  электромагнита  или

магнита исправляют магнитное дутье принудительно.