Сварочные материалы и режимы сварки

При выборе сварочных материалов необходимо предотвратить горячие трещины в шве и ЗТВ, трещины при термообработке, а также обеспечить равную жаропрочность сварных соединений и основного металла. При сварке гомогенных сплавов применяют присадочные проволоки, близкие по химическому составу к основному. Отличия состоят в увеличении доли элементов, повышающих энергию активации процессов диффузии, и в уменьшении упрочняющих добавок.

При сварке гетерогенных сплавов с большим содержанием Ti и Аl применяют присадочные проволоки, в которых часть титана заменена ниобием.

Выбор режимов сварки

При сварке плавлением гомогенных сплавов главная проблема выбора режимов — сохранение жаропрочных свойств сплавов в зоне сварки, а при сварке гетерогенных сплавов — предотвращение трещин при послесварочной термообработке.

Свариваемость – техническая характеристика, которая позволяет определить способность различных металлов под воздействием высоких температур создавать прочные соединения, которые впоследствии можно будет эксплуатировать в условиях механических и физических нагрузок.

Чаще всего для сваривания применяются стальные сплавы, способность которых создавать соединения основывается на двух главных показателях – стойкости сварного шва и склонности к образованию холодных либо горячих трещин в процессе работы.

В зависимости от степени свариваемости металлы подразделяются на четыре основных группы. К первой из них относятся типы стали, сварка которых может быть выполнена классическим способом, без предварительного подогрева и накаливания в процессе работы. Однако для снятия механического напряжения по окончании сварки готовое изделие может быть подвергнуто термической обработке.

Во вторую группу входят металлы, которые могут нуждаться в подогреве до начала и в процессе сварки, что позволяет избежать образования трещин.

Третья группа включает в себя металлы, которые при обычной сварке в нормальных условиях обязательно дают трещины. Поэтому перед началом работы их необходимо прогревать, поддерживая заданный температурный режим во время сварки, а по ее окончании подвергать дополнительной термической обработке.

Четвертая группа является самой малочисленной, и в нее входят металлы, которые практически не поддаются сварке, так как при любых попытках соединить между собой два куска одного и того же сплава образуются трещины.

Стоит также отметить, что самой лучшей свариваемостью обладают те виды стали, в которых содержание углерода не превышает 0,3%. Работать с такими сплавами можно абсолютно при любом температурном режиме, так как он не влияет ни на качество шва, ни на возникновение трещин.

Дефекты металлов, возникающие в процессе сварки, все же можно преодолеть, если использовать в работе различные технологии и соответствующие виды сварочного оборудования. Наибольшие проблемы, как правило, вызывают кристаллизационные (горячие) трещины, предугадать возникновение которых до начала работы практически невозможно.

Они возникают во время создания сварочного шва, когда под воздействием высоких температур происходит кристаллизация металла. Трещины в этом случае образуются из-за того, что структура сплавов в области сварочного шва существенно меняется. В итоге, металлы в месте их стыковки становятся более хрупким и ненадежным.

Примечательно, что визуально определить наличие горячих трещин практически невозможно. Поэтому перед началом сварки на крупных промышленных объектах предназначенные для сварки металлы, как правило, проходят лабораторные исследования, куда доставляются опытные образцы готовых изделий.

Благодаря этому можно определить не только степень свариваемости металлов, но и подобрать наиболее оптимальный режим работы, который позволит значительно сократить количество кристаллизационных трещин. При этом в расчет берутся различные показатели, начиная от скорости возникновения трещин и заканчивая степенью пластичности сварочного шва.

Не менее серьезной проблемой при проведении сварочных работ является образование так называемых холодных трещин. Они возникают уже после того, как сварка завершена, и металлы остыли до температуры ниже + 200 °C. В этом случае трещины, как правило, возникают не в районе сварного шва, а в околошовных зонах.

Холодным трещинам обычно подвержены высоколегированные и среднеуглеродистые сорта стали, которые перед началом сварочных работ должны пройти обязательную лабораторную проверку и испытания, одним из которых является крестовая проба.

Для того, чтобы ее получить, из кусков стали имитируется сварное соединение, в середину которого после остывания металла вворачивается болт. Если при этом образования трещин удалось избежать, что выбранный тип металла и технология его сваривания считаются приемлемыми в данной ситуации.

Кроме того, в наши дни для определения степени свариваемости металлов используются машинные методы диагностики, которые являются более точными и идеально подходят для применения в промышленных условиях.