книги из ГПНТБ / Талыпов Г.Б. Сварочные деформации и напряжения

случаях разделка кромок делалась V-образной под углом 60—70°, величина притупления 1,5—2,0 мм. Сварка производилась при постоянном токе и обратной полярности электродом УОНИ—13/55 диаметром 4—5 мм. Порядок наложения швов обратно-

взятых сортов стали и вариантов толщины листов. Зона термиче­

образцов. Исследование показало, что микроструктура стали типа СХЛ вне зоны термического влияния состоит из зерен пер­ лита и феррита и незначительного количества нитевидных вклю­ чений сернистого марганца в направлении прокатки или его мел-

ких включений различной формы в направлении, перпендикуляр­ ном прокатке. Микроструктура стали 20Г вне зоны термического влияния также состоит из зерен перлита и феррита, ориентиро­ ванных в направлении прокатки. Структура мелкозернистой зоны состоит из мелких зерен перлита и феррита. Структура крупно­ зернистой зоны у стали типа СХЛ и у стали 20Г, как при первом, так и при втором режимах сварки, состоит из крупных зерен пер­ лита и утолщенной сетки феррита. Микроструктура литого ме­ талла в рассматриваемых случаях имеет дендридное строение [116].

Для сравнения распространения зон термического влияния при различных режимах сварки у каждого из образцов, как указано выше, перед приготовлением шлифов на соответствующие их грани наносились миллиметровые сетки. После этого на тех же гранях приготовлялись микрошлифы. После травления простым отсчетом клеток зоны термического влияния каждого образца переносились на миллиметровку в масштабе — один миллиметр на поверхности

в миллиметрах для каждого образца. Там же приведены наиболь­ шие и наименьшие значения литого металла.

Анализ данных этой таблицы показывает, что полуширина зоны термического влияния вдоль оси шва во всех случаях колеблется в достаточно узких пределах. Например, у листов № 1 и 1а

нять, что при постоянном режиме ручной сварки ширина зоны термического влияния вдоль оси шва остается постоянной. Влияние толщины листа сказывается в том, что с ее увеличением ширина каждой из зон (графы 2, 3) особенно при первом режиме сварки, заметно сокращается.

В случае наплавки валика вблизи последнего наблюдаются те же структурные зоны, а именно — зона наплавленного металла, крупнозернистая зона, мелкозернистая зона и зона исходной структуры [116].

Приведенные выше результаты микро- и макроисследований зоны шва позволяют сделать следующие выводы.

При принятых режимах сварки, материалах и толщине листа зона термического влияния простирается не более чем на 16 мм от оси шва.

Зона термического влияния не является структурно однород­ ной и состоит из ряда структурно различных зон, обусловленных различными условиями теплового воздействия. К наплавленному металлу прилегает крупнозернистая зона, за исключением внут­ ренних слоев толстых листов (при многослойной сварке), где

литой металл непосредственно граничит со следующей мелкозер­ нистой зоной. Для крупнозернистой зоны характерна Видманштеттова структура, особенно вблизи границы с наплавленным ме­ таллом. Там, где имеется крупнозернистая зона, она всюду гра­ ничит с мелкозернистой зоной, которая, в свою очередь, граничит с зоной исходной структуры.

Изменение силы тока в пределах 150—250 а не оказывает за­ метного закономерного влияния на ширину крупнозернистой зоны; ширина этой зоны доходит до 4 мм для листов шириной 10 мм,

до 3 мм для листов толщиной 14 мм и до 2 мм для листов толщи­ ной 18 мм при обоих режимах сварки.

Изменение силы тока в указанных пределах и толщины листа не оказывает заметного и закономерного влияния на ширину мел­ козернистой зоны.

При постоянном режиме ручной сварки ширина зоны терми­ ческого влияния вдоль оси шва практически остается постоянной.

Структура металла зоны стыкового шва автоматической сварки

Исследование производилось для стали типа СХЛ при тол­ щине листа 10 мм и автоматической сварке под слоем флюса марки ОСЦ-45, причем сварка производилась в два прохода. Первый проход выполнялся при скорости сварки в ЗО міч, силе тока 600—625 а и напряжении 32—34 в. Второй проход — при той же скорости сварки, силе тока 750—725 а и напряжении 32— 34 в. Микроанализу были подвергнуты вырезанные из сваренных встык листов образцы 50x45 мм, каждый из которых посередине своей длины содержал шов. Шлифы приготовлялись на тех гранях всех этих образцов, которые нормальны к оси шва. Перед приго­ товлением шлифов на указанные грани всех этих образцов нано­ силась миллиметровая сетка.

Исследование микроструктуры всех этих образцов показало, что, как и при ручной сварке, во всех случаях зона термического влияния состоит из четырех различных по структуре зон, а имен­ но — литого металла, крупнозернистой, мелкозернистой зон и исходной структуры основного металла.

Как и в предыдущем случае, границы между отдельными зо­ нами не резкие, несколько размыты, за исключением границы между наплавленным металлом и крупнозернистой зоной.

Границы зон термического влияния каждого из образцов про­ стым отсчетом клеток и при помощи металломикроскопа наноси­ лись на миллиметровку в масштабе: 1 мм на поверхности шлифа соответствует 10 мм на бумаге. В табл. 4 приведены максималь­ ные значения ширины структурных зон термического влияния, наибольшие и наименьшие расстояния от оси шва до границы исходной структуры основного металла в мм.

Результаты микроанализа зоны шва, выполненного автоматом, полностью подтверждают выводы, полученные на основе анализа структуры зоны шва, выполненного вручную, а именно:

а) зона термического влияния в рассматриваемом случае простирается не более, чем на 15 мм от оси шва;

б) зона термического влияния не является однородной и состоит из ряда структурно различных зон, обусловленных раз­ личными условиями теплового воздействия; к наплавленному металлу прилегает крупнозернистая зона; крупнозернистая зона граничит с мелкозернистой зоной; мелкозернистая зона, в свою очередь, граничит с зоной исходной структуры;

в) при установившемся режиме автоматической сварки как общая ширина зоны термического влияния, так и ширина каждой отдельной зоны по длине шва практически остаются постоянными; г) зоны термического влияния выходят на поверхность листа.

Структура металла зоны плоского крестового шва

Все изложенное относится к изолированному линейному свар­ ному шву. Но на практике применяются пересекающиеся сварные швы. Для исследования структуры материала вблизи крестового шва и распространения з,оны термического влияния в районе пересечения пазового (продольного) и стыкового (поперечного) швов были использованы листы стали типа СХЛ толщиной 10 мм, соединенные между собой стыковым и пазовым швами при одина­ ковом режиме ручной сварки. Сначала накладывался пазовый шов, затем стыковой. Сварка производилась при верхнем режиме (п. 24) и при указанных там же других характеристиках технологии.

Структура металла зоны пазового шва. Для изучения струк­ туры металла и выявления границ зон термического влияния в нор­ мальных сечениях листа, перпендикулярных пазовому шву и отстоящих на различных расстояниях от оси стыкового шва, были

вырезаны призматические образцы длиной 100 мм, шириной 10 мм и толщиной, равной толщине листа, содержащие пазовый шов по­ середине длины. Схема вырезки и клеймения этих образцов при­ ведена на рис. 4. Такие образцы вырезались как с одной, так и с другой стороны стыкового шва на различных расстояниях от оси последнего. На тех гранях всех этих образцов, которые на рис. 4 указаны жирными линиями, наносились миллиметровые сетки и приготовлялись микрошлифы. Здесь не приводятся схемы распространения зон термического влияния, а также микро­

Рис. 4

Структура материала каждой отдельной зоны у всех образцов П2—П17 совершенно идентична. Как в первом, так и во втором

с зоной исходной структуры. Границы зон термического влия­ ния каждого образца переносились на миллиметровку указан­ ным ранее способом. Анализ схем зон термического влияния всех

образца П17 до образца П12 не имеет места какое-либо заметное сужение или расширение этих зон.

Изучение структур зон термического влияния пазового шва и характера распространения этих зон при дальнейшем приближе­ нии к оси стыкового шва проводилось путем последовательного уменьшения ширины Ь образца П11 снятием слоев по его грани аа (рис. 4). На рис. 5 показаны границы зон термического влияния

впределах образца П11 соответственно со стороны основного (а)

иподварочного (б) швов, а также посередине толщины листа (в), где / — внутренняя граница крупнозернистой зоны, // — наруж­ ная граница крупнозернистой зоны, /// — наружная граница мелкозернистой зоны. Отклонения точек Л и В от других подоб­ ных точек (рис. 5, б) обусловлено наличием местной наплавки на поверхности листа.

пазового шва не имеет места сужение или расширение зон терми­ ческого влияния стыкового шва.

На рис. 7 приведена схема границ зон термического влияния стыкового и пазового швов посередине толщины листа в непосред-

ственной близости от точки пересечения их осей. Предполагаемые границы зон при дальнейшем сближении указаны пунктиром. Ана­ логичные схемы границ зон могут быть построены как со стороны основного шва, так и со стороны подварочного. Ввиду полной