Svařitelnost. Obecné pojmy“ – poznámky k přednášce

Svařitelnost. Obecné pojmy Svařitelnost je komplexní technologická charakteristika kovů a slitin, vyjadřující reakci svařovaných materiálů na proces svařování a určující technickou vhodnost materiálů pro výrobu stanovených svarových spojů splňujících provozní podmínky. Svařitelnost (GOST 26001-84) je vlastnost kovů a kombinací kovů vytvořit pomocí zavedené technologie svařování spoj, který splňuje požadavky dané konstrukcí a provozem výrobku. Při definování pojmu svařitelnost je nutné rozlišovat svařitelnost fyzikální, technologickou a provozní. Fyzikální nebo metalurgická svařitelnost je dána procesy probíhajícími na rozhraní svařovaných dílů pomocí různých fyzikálních a chemických metod spojování kovů. Na rozhraní spojovaných dílů musí probíhat fyzikální a chemické procesy (difúze, tvorba roztoku, rekrystalizace, krystalizace svarového kovu, chemická vazba atd.). d.), v důsledku čehož vzniká pevné, trvalé spojení. Průběh fyzikálních a chemických procesů je dán vlastnostmi spojovaných kovů. Svařované materiály mohou mít stejné nebo odlišné chemické složení a vlastnosti. Homogenní materiály (stejného chemického složení) se stejnými vlastnostmi mají fyzikální svařitelnost. Ke svařování heterogenních materiálů nemusí dojít, pokud nejsou schopny zajistit výskyt fyzikálních a chemických procesů, tzn. je pokud nemají fyzickou svařitelnost. Technologickou svařitelností se rozumí možnost získání svarového spoje pomocí určitého způsobu svařování. Hlavními ukazateli technologické svařitelnosti je odolnost roztaveného kovu při svařování proti vzniku horkých trhlin a změnám kovu vlivem tepelného svařovacího cyklu. Technologická svařitelnost stanovuje optimální režimy svařování, metody svařování a technologický sled provádění prací, zajišťující zhotovení požadovaného svarového spoje. Provozní údaje o svařitelnosti definují konkrétní oblasti a podmínky přípustného použití materiálů ve svařovaných konstrukcích a svařovaných výrobcích. Hlavní ukazatele (kritéria) svařitelnosti kovů a jejich slitin: − oxidace kovu při zahřívání svařování v závislosti na jeho chemické aktivitě; – odolnost proti praskání za tepla; – odolnost proti tvorbě studených trhlin při svařování; – citlivost kovu na tepelné účinky svařování, která je charakterizována tendencí kovu k růstu zrn, strukturálním a fázovým změnám ve svaru a tepelně ovlivněné zóně a změnám pevnostních a plastických vlastností; – citlivost na tvorbu pórů; – soulad vlastností svarového spoje se stanovenými provozními požadavky; tyto vlastnosti zahrnují: pevnost, plasticitu, odolnost, tečení, viskozitu, tepelnou odolnost a tepelnou odolnost, odolnost proti korozi atd. Trhliny ve svarových spojích ocelí 1.3.1. Horké trhliny Horké trhliny jsou křehké mezikrystalické lomy svarového kovu a oblasti ovlivněné svarem, ke kterým dochází ve skupenství pevná látka-kapalina při krystalizaci, jakož i při vysokých teplotách v tuhém stavu. Tekutý svarový kov se během krystalizace mění nejprve do skupenství kapalina-pevná látka, poté do skupenství pevná látka-kapalina a nakonec do skupenství pevné. 2 Ve stavu tuhá látka-kapalina vzniká kostra krystalitů ztuhlého kovu (pevná fáze), v jejíchž prostorech se nachází tekutý kov, který má v tomto stavu velmi nízkou deformační schopnost a nízkou pevnost. Když je kov zcela krystalizován, zvyšuje se jeho tažnost a pevnost. Teplotní rozsah, ve kterém je kov ve stavu pevná látka-kapalina, vyznačující se velmi nízkou pevností a tažností, se nazývá teplotní rozsah křehkosti (BTR). Při ochlazování se současně s krystalizačními procesy v tomto teplotním rozmezí vlivem smršťování svaru a lineárního smršťování ohřátého kovu začnou ve svaru hromadit vnitřní deformace, které vedou ke vzniku trhlin za tepla. Horké trhliny se mohou tvořit podél i napříč svarem (obr. 23). Přítomnost přebytku síry a kyslíku ve slitině přispívá ke vzniku horkých trhlin. Přítomnost trhlin ve svarových spojích je nepřijatelná, proto zvažte hlavní důvody jejich vzniku a opatření k zamezení vzniku trhlin. Vznik horkých trhlin ve svarech je spojen s: • rychlostí krystalizačního procesu. Bylo zjištěno, že při procesu ohřevu zdrojem tepla dochází ve svarových spojích k výrazným plastickým tlakovým deformacím a při ochlazování se objevují elastická tahová napětí, která vedou k příčnému a podélnému zkrácení kovu ve spoji. Pokud se při procesu svařování vytvoří podmínky, že ve svarovém kovu při jeho krystalizaci za vysokých teplot dojde ke 3 zkracovacím deformacím překračujícím jeho deformační schopnost, pak dojde ve svarovém kovu k horkým trhlinám. • s typem krystalové struktury (hrubozrnný, jemnozrnný) a stupněm rozvoje intrakrystalického zkapalnění svarového kovu. Přirozeně, čím hrubší je struktura zrna svarového kovu, tím intenzivnější bude jev zonální a interdendritické likvace a tím větší bude sklon svarového kovu k trhlinám za horka. • chemické složení svarového kovu. Má rozhodující vliv na odolnost svaru proti praskání za tepla. Vznik trhlin za horka je tím pravděpodobnější, čím více prvků v kovu podporuje tvorbu eutektik s nízkou teplotou tání a chemických sloučenin, které se nacházejí během krystalizace podél hranic zrn a tvrdnou až při relativně nízkých teplotách. Síra, uhlík a další prvky, které tvoří vrstvy nízkotavitelných eutektik, zvyšují tendenci svarového kovu tvořit horké trhliny. Mangan zvyšuje odolnost svarového kovu proti praskání za tepla, protože mangan váže síru do žáruvzdorné sloučeniny. Ke snížení sklonu svarů k tvorbě horkých trhlin se proto nejčastěji používají technologická a metalurgická opatření: 1) použití svařovacích režimů, které zajistí příznivější tvar svaru; 2) snížení podílu základního kovu ve svarovém kovu (příprava hran, přídavný materiál); 3) použití základních a svařovacích materiálů s minimálním obsahem síry, fosforu, uhlíku a s dostatečným obsahem manganu; 4) zavádění modifikátorů (titan, hliník atd.) do svaru, které zušlechťují primární strukturu svarového kovu. Pro posouzení svařitelnosti kovů podle kritéria odolnosti proti trhlinám za tepla se používají dva hlavní typy zkoušek: svařování technologických vzorků a metody strojního zkoušení. 4 Při technologických zkouškách je svařen celek nebo vzorek dané tuhosti. Vhodnost materiálu, elektrod a způsobů svařování se posuzuje podle vzhledu trhliny a její délky. Příkladem technologických vzorků může být prstencový vzorek a vzorek ve tvaru T s výztužnými žebry. Nejprve svařte šev 1, poté 2 a vizuálně zjistěte, zda se ve druhém švu objevila trhlina. Strojní zkušební metody zahrnují natahování nebo ohýbání vzorku během svařování. Tato vnější (strojní) deformace simuluje deformaci svařování. Tendence materiálů se posuzuje podle kritické hodnoty nebo rychlosti deformace, při které trhlina vzniká. Čím vyšší je rychlost deformace (deformační rychlost), při které se trhlina tvoří, tím vyšší je odolnost materiálu proti praskání za tepla při svařování. K posouzení odolnosti svarového kovu proti tvorbě krystalizačních trhlin se často používá kontrolní chemická analýza. Vzorek pro analýzu se odebírá ze skutečného svarového spoje nebo ze speciálně svařeného vzorku. Metoda odběru vzorků pro chemickou analýzu je stanovena GOST 7122-44. Odolnost svarového kovu vůči krystalizačním trhlinám se posuzuje podle obsahu škodlivých nečistot (hlavně uhlíku a síry) v něm. VÝPOČTOVÉ METODY POSOUZENÍ ODOLNOSTI OCELÍ PROTI PRASKÁNÍ PŘI SVAŘOVÁNÍ Pro výpočetní posouzení sklonu ocelí k tvorbě horkých a studených trhlin při svařování se používají parametrické rovnice sestavené na základě výsledků regresní analýzy. Tyto rovnice platí pro skupinu ocelí s obsahem legujících prvků v určitém limitu. Zpravidla neberou v úvahu nečistoty v ocelích a přítomnost mikrolegujících prvků. Většina metod nebere v úvahu podmínky a způsoby svařování, parametry jeho režimů. Výpočtové metody se používají pro přibližné expresní posouzení v první fázi návrhu technologie. V následujících fázích je vhodné použít jednotlivé metody výpočtu. Například s ohledem na zvolený způsob a režimy svařování je nutné určit chemické složení svarového kovu a pomocí Wilkinsonova indexu vyhodnotit jeho odolnost proti vzniku trhlin za tepla. Výsledky výpočtů se používají k přijímání a zdůvodňování rozhodnutí ve všech následujících fázích vývoje svařovací techniky. Hodnocení sklonu ocelí k tvorbě horkých trhlin při svařování: 1.

Sdílejte přednášku a získejte 30% slevu na platformě Author24

Vyplňte pole a připojte přednášku. Slevový promo kód vám zašleme e-mailem

Vaše přednáška byla odeslána! Počkejte na slevu na poště. Jsou ještě nějaké materiály? Stáhnout nyní