Свариваемость - Weldability

Свариваемость , также известная как соединимости , из материала , относится к его способности быть сварной . Многие металлы и термопласты можно сваривать, но некоторые легче сваривать, чем другие (см. Реологическая свариваемость ). Свариваемость материала используется для определения процесса сварки и сравнения качества окончательной сварки с другими материалами.

Свариваемость часто сложно определить количественно, поэтому большинство стандартов определяют ее качественно. Например, Международная организация по стандартизации (ISO) определяет свариваемость в стандарте ISO 581-1980 как: «Металлический материал считается восприимчивым к сварке в установленной степени с использованием данных процессов и для определенных целей, когда сварка обеспечивает целостность металла с помощью соответствующих технологических средств. процесс изготовления сварных деталей для соответствия техническим требованиям в отношении их собственных качеств, а также их влияния на структуру, которую они образуют ". Другие сварочные организации определяют это аналогично.

Стали

Для стали существует три основных режима разрушения, по которым можно измерить свариваемость: водородное холодное растрескивание , ламеллярный разрыв и отслаивание точечной сварки . Наиболее заметным из них является холодное растрескивание, вызванное водородом .

Холодное растрескивание, вызванное водородом

Свариваемость стали с точки зрения образования холодных трещин , вызванного водородом , обратно пропорциональна способности стали к закалке , которая измеряет легкость образования мартенсита во время термообработки. Закаливаемость стали зависит от ее химического состава, при этом большее количество углерода и других легирующих элементов приводит к более высокой прокаливаемости и, следовательно, к снижению свариваемости. Чтобы иметь возможность судить о сплавах, состоящих из множества различных материалов, используется показатель, известный как эквивалентное содержание углерода, для сравнения относительной свариваемости различных сплавов путем сравнения их свойств с простой углеродистой сталью . Влияние на свариваемость таких элементов, как хром и ванадий , хотя и не такое большое, как углерод , более существенно, чем, например, медь и никель . По мере увеличения эквивалентного содержания углерода свариваемость сплава снижается.

Высокопрочные низколегированные стали (HSLA) были разработаны специально для сварочных работ в 1970-х годах, и эти, как правило, легко свариваемые материалы обладают хорошей прочностью, что делает их идеальными для многих сварочных работ.

Нержавеющие стали из-за высокого содержания хрома, как правило, ведут себя иначе в отношении свариваемости, чем другие стали. Аустенитные марки нержавеющих сталей, как правило, являются наиболее свариваемыми, но они особенно подвержены деформации из-за высокого коэффициента теплового расширения. Некоторые сплавы этого типа также склонны к растрескиванию и пониженной коррозионной стойкости. Горячее растрескивание возможно, если количество феррита в сварном шве не контролируется - для решения проблемы используется электрод, который наносит наплавленный металл, содержащий небольшое количество феррита. Другие типы нержавеющих сталей, такие как ферритные и мартенситные нержавеющие стали, не так легко свариваются, и их часто необходимо предварительно нагревать и сваривать специальными электродами.

Пластинчатый разрыв

Пластинчатый разрыв - это тип отказа, который возникает только в стальном прокате, который был практически устранен с помощью более чистых сталей.

Отслаивание точечной сварки

Чрезмерная закаливаемость, которая может возникнуть при точечной сварке стали HSLA, может быть проблемой. Эквивалентное содержание углерода может быть использовано в качестве параметра для оценки склонности к неудаче.

Алюминий

Свариваемость алюминиевых сплавов значительно различается в зависимости от химического состава используемого сплава. Алюминиевые сплавы подвержены горячему растрескиванию, и для решения этой проблемы сварщики увеличивают скорость сварки, чтобы снизить тепловложение. Предварительный нагрев уменьшает температурный градиент в зоне сварного шва и, таким образом, помогает уменьшить образование горячих трещин, но он может снизить механические свойства основного материала и не должен использоваться, когда основной материал ограничен. Также можно изменить конструкцию соединения и выбрать более совместимый присадочный сплав, чтобы снизить вероятность горячего растрескивания. Алюминиевые сплавы также следует очистить перед сваркой с целью удаления всех оксидов , масел и незакрепленных частиц с свариваемой поверхности. Это особенно важно из-за подверженности алюминиевого сварного шва пористости из-за водорода и окалины из-за кислорода.

Факторы процесса

Хотя свариваемость в целом можно определить для различных материалов, некоторые сварочные процессы работают лучше для данного материала, чем другие. Даже в рамках определенного процесса качество сварного шва может сильно варьироваться в зависимости от таких параметров, как материал электрода, защитные газы, скорость сварки и скорость охлаждения.

Свариваемость по процессам
Материал Дуговая сварка Кислородно-ацетиленовая сварка Электронно-лучевая сварка Сварка сопротивлением Пайка Пайка Склеивание
Чугун C р N S D N C
Углеродистая и низколегированная сталь р р C р р D C
Нержавеющая сталь р C C р р C C
Алюминий и магний C C C C C S р
Медь и медные сплавы C C C C р р C
Никель и никелевые сплавы р C C р р C C
Титан C N C C D S C
Свинец и цинк C C N D N р р
Термопласт N N N N N N C
Термореактивные материалы N N N N N N C
Эластомеры N N N N N N р
Керамика N S C N N N р
Разнородные металлы D D C D ОКРУГ КОЛУМБИЯ р р
Инструмент с подогревом = R; Горячий газ = R; Индукция = C
Клавиша: C = Обычно выполняется; R = рекомендуется; D = сложно; S = редко; N = не используется

Смотрите также

использованная литература

Список используемой литературы

  • Дегармо, Э. Пол; Black, J T .; Козер, Рональд А. (2003), Материалы и процессы в производстве (9-е изд.), Wiley, ISBN 0-471-65653-4.
  • Линкольн Электрик (1994). Справочник по методике дуговой сварки. Кливленд : Линкольн Электрик. ISBN  99949-25-82-2 .