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.
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
- Реологическая свариваемость термопластов
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 .