VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014

Качество — это степень удовлетворения заказчика свойствами изделия или предоставленными ему услугами. Качество — понятие многогранное (рис. 1). Нельзя сказать по какому-то одному частному показателю о качестве в целом.

Рисунок 1. Технологические факторы и единичные показатели качества сварки

Качество сварки определяется уровнем дефектов при сварке, зависит от особенностей протекания технологического процесса и включает в себя ряд единичных показателей:

- структуру, твердость и другие механические показатели сварного шва;

- наличие в сварном шве внутренних дефектов (поры, трещины, шлаковые включения и т.д.);

- геометрические размеры шва;

- эстетические показатели;

- коробления и структурных изменений в свариваемых деталях;

- свойств переходной зоны (наличие трещин, крупнозернистости, закалочных явлений);

- усталостную прочность и долговечность;

- коррозийную стойкость сварного шва;

- экономические показатели.

Качество сварки зависит от многих технологических факторов: сварочные материалы (электроды, сварочная проволока, флюсы, защитные газы и др.), режимы сварки (сила тока, напряжение и др.), материалы свариваемых деталей и качество их подготовки перед сваркой, профессионально-личностный уровень сварщика (квалификация, отношение к работе, дисциплина труда и др.), условия труда, охрана труда и т.д.

Сварка в узкую разделку требует повышенного внимания к отсутствию дефектов (рис. 2). Авторы [1, 3] на основе выполненных исследований заявляют, что типовые дефекты при сварке в узкую разделку аналогичны дефектам, характерным для существующих способов электродуговой сварки плавлением – горячие и холодные трещины, поры, шлаковые включения, несплавления, с той лишь разницей, что при сварке по узкому зазору появляются факторы, обусловливающие повышенную вероятность образования одних дефектов и снижающие вероятность возникновения других.

Рисунок 2. Возможные дефекты

В работе [1] установлено, что форма дефектов изменяется в зависимости от рода тока и размеров соединяемых платин. При сварке переменным током малых образцов вершины шлаковых полостей искривляются по направлению к столбу дуги. На крупных образцах при сварке постоянным током независимо от полярности такие искривления не возникают.

Авторы работ [2-4] установили, что наиболее типичными дефектами при сварке в щелевую разделку являются несплавления между отдельными валиками и стенками разделки, подрезы основного металла, горячие трещины. Многочисленными исследованиями установлено, что появление дефектов связано главным образом с очертанием валика, формирующегося в зазоре, причем качество шва существенно зависит от формы начального и последующих валиков. Наиболее благоприятные условия для получения качественного сварного соединения создаются в том случае, если все валики имеют вогнутую поверхность. Если поверхность валика является плоской или выпуклой, то нормальное формирование шва в зазоре затруднено, что может привести к появлению дефектов типа несплавлений.

Очень важна роль соотношения между напряжением на дуге и шириной зазора, так как стенки оплавляются за счет теплопроводности от активного пятна дуги, тепла радиации и конвекции паров металла и нагретого газа. Чем выше напряжение, тем больше провар стенок в зазоре, и в месте сопряжения валика со стенками образуются подрезы, в которые затекает шлак, который может послужить причиной образования дефектов. Характерным для сварки по узкому зазору является также необходимость снижения напряжения на дуге при нанесении последних двух-трех валиков, так как у верхнего края кромки уменьшается отвод тепла в основной металл. Несоблюдение этого требования приводит к появлению подрезов у кромок завершающего валика [3].

При сварке под флюсом в узкий зазор металла большой толщины предпочтение отдается варианту сварки с поочередной раскладкой валиков. При осевом расположении электрода сварка в узкий зазор затруднена – из-за сложности обеспечения стабильного провара одновременно обеих кромок, расстояние между которыми может изменяться по мере заполнения разделки. В этом случае существует опасность появления, как подрезов, так и несплавлений, а также зашлаковки наплавленного металла.

Быстротечность процесса нагрева и охлаждения металла околошовной зоны, понижение длительности пребывания металла сварочной ванны в жидком состоянии, а также применение защитной смеси Ar+25%СО₂ позволяют существенным образом снизить вероятность образования холодных трещин, обусловленных водородом, так как применение этой смеси уменьшает диффузию водорода из атмосферы в металл шва. Однако, с другой стороны, надо стремиться к увеличению надежной защиты дугового пространства, так как быстрый процесс охлаждения и кристаллизации металла сварочной ванны затрудняет дегазацию последней, что может вызвать склонность к образованию пор из-за насыщения металла азотом, водородом и окислами углерода. Для данного способа сварки повышается вероятность образования несплавлений, так как требуется обеспечить сплавление валика по трем направлениям вместо одного при обычных способах сварки.

Необходимость повышения качества сварных швов и производительности процесса дуговой сварки потребовала более детального изучения процессов, происходящих в зоне горения дуги и в жидком металле сварочной ванны (рис. 3).

Рисунок 3. Схема зависимости качества сварного соединения от технологии

Исследования температурного режима сварочной ванны, а также формирования поверхности жидкого металла в ней заложили основы теоретических представлений о важнейших процессах, протекающих в жидком металле ванны и влияющих на конечное качество сварного шва. На основе этого созданы условия оптимизации дуговой сварки по критериям качества и производительности технологических процессов.

Вывод.

При управлении сварочными процессами главной задачей является устранение влияния всех возможных отклонений параметров режима и геометрии разделки от заданных на конечное качество сварного соединения. Сварное соединение можно считать качественным, если его форма и размеры соответствуют проектной документации, в шве и зоне термического влияния отсутствуют дефекты (или их размеры не превышают допустимых значений), а шов расположен с заданной точностью относительно линии соединения и механические свойства соединения находятся на достаточном уровне.

Список литературы

1. Донченко В.Ф. Промышленные испытания стыковых швов без разделки кромок. // Автоматическая сварка. – 1968. – №10.

2. Штрикман М.М. Изучение параметров процесса сварки в среде защитных газов плавящимся электродом без разделки кромок. // Сварочное производство. – 1973. – №10.

3. Бельчук Г.А., Титов Н.Я. Влияние режима автоматической сварки по узкому зазору на форму шва. // Автоматическая сварка. – 1970. – №12. – С.48-51

4. Денисов Б.С. и др. Сварка толстостенных изделий без разделки кромок // Сварочное производство. – 1970. – №11.

Код для цитирования: Скопировать