Conceptul de sudabilitate a metalelor
Posibilitatea teoretică de sudarea a două sau mai multe solide se datorează solubilității lor reciproce în stare lichidă, deoarece procesul de difuzie între diferitele aliaje în stare solidă sau lichidă este posibilă dacă solubilitatea unuia sau mai multor elemente de aliaje sudate (solid sau lichid). Și insolubilitate total de metale sub formă lichidă elimină posibilitatea solubilității lor în stare solidă. Formarea între ele a oricărei îmbinări sudate devine imposibilă fără ajutorul unui alt corp de legătură. Evident, materialele cu solubilitate reciprocă nerestricționată sunt cel mai bine sudate.
Cu toate acestea, la sudarea cu fuziune, materialele sunt adesea bine sudate și fără nici o solubilitate reciprocă. Acest lucru se datorează faptului că, în baia de metal topit format dintr-un amestec mecanic de tip topitură și cristalizarea pe granulele fiecăruia dintre materiale, cum ar fi pe un substrat din topitură va atomii preferabil overbuild din același material. Ca urmare, trecerea de la fiecare material pentru sudarea materialul nu va fi ascuțit, iar schimbarea proprietăților în timpul tranziției va fi netedă peste cusătură.
În același timp, la sudarea cu presiune în stare solidă, sudabilitatea acestor materiale va fi slabă. Lipsa solubilității reciproce exclude difuzia reciprocă, iar în absența unei băi lichide nu se amestecă. Ca urmare, îmbinarea va fi o graniță eterogenă, cu un complex scăzut, de regulă, de proprietăți mecanice. Prin urmare, calitatea sudării ar trebui să depindă în primul rând de modul de difuzie a corpurilor sudate în stare lichidă și, în cele din urmă - de metodele tehnologice ale procesului de sudare.
Reacția materialelor sudate la procesul tehnologic de sudare și posibilitatea obținerii de îmbinări sudate care satisfac condițiile de funcționare (adică fără crăpături, pori și alte defecte) se numește sudabilitate. Și sudabilitatea nu este o proprietate a corpului în sine, fără referire la alt corp. Conceptul de sudabilitate a două sau mai multor corpuri include relația dintre ele pe capacitatea de a forma o îmbinare sudată între ele sau cu ajutorul altor corpuri.
Criteriul unei bune sudabilități este capacitatea de a economisi proprietățile fizice, mecanice speciale ale forței sudate - rezistența la căldură, rezistența la căldură, rezistența la coroziune, antifricțiune, viscozitatea etc.
Soldabilitatea este determinată de trei grupuri de factori:
● compoziția și structura chimică a metalului, prezența impurităților, gradul de deoxidare [20]. operațiuni pregătitoare (forjare, laminare, tratare termică a pieselor);
● complexitatea formei și rigidității structurii, masa și grosimea metalului, secvența sudurilor;
● tipul de materiale de sudura si sudare, moduri de efecte termice asupra materialului principal.
Sudabilitatea diferitelor metale și aliaje nu este aceeași. Metalele sudate trebuie să aibă proprietăți fizice, mecanice, termice, chimice apropiate, apropierea coeficienților de expansiune liniară termică a metalelor în îmbinare.
Când se determină sudabilitatea, decurgeți de natura fizică a sudării și de relația dintre metale. Gradul de sudabilitate a metalului este considerat a fi mai ridicat dacă pot fi aplicate diferite metode și moduri diferite de sudură pentru fiecare metodă, cum ar fi pentru oțelul cu conținut scăzut de carbon.
Nu există un singur indice de sudabilitate a metalelor. Pentru sudarea calitativă, metalele trebuie să posede proprietățile de sudabilitate principală (fizică) și tehnologică.
Principiul sau sudabilitatea fizică este capacitatea metalelor în condiții de sudare de a forma un compus bazat pe cristalizare reciprocă. Toate metalele omogene posedă principiul sudabilității. Metalele care nu au o solubilitate mutuală nu sunt sudate, ele nu formează legături interatomice, ci compuși chimici fragili. De exemplu, perechile de plumb și cupru formează perechi nemiscibile.
De asemenea, este necesar pentru condiția de similitudine a metalelor, de exemplu, pentru greutatea atomică, punctul de topire etc. Din aceste motive, aluminiul și bismutul nu sunt sudate. Cuprul și titanul, precum și oțelul și titanul nu au solubilitate mutuală, dar problema legăturii lor este rezolvată folosind inserții metalice, de exemplu cupru + tantal + titan; titan + vanadiu + oțel. Peretele de inserție formează perechi de amestecare cu ambele metale de sudură. Dar legătura fundamentală este încă mică, deoarece este de asemenea necesar să avem o calitate în forță. La sudarea cu metale nemiscibile, de exemplu fier cu plumb, cupru cu plumb, etc., nu va exista zona de fuziune și de legătură atomică, numai "lipirea" metalelor va avea loc.
Process sudabilitatea - un set de proprietăți de metal de bază, care determină sensibilitatea la ciclu termic de sudare, precum și capacitatea acestei tehnici de sudură pentru a forma o îmbinare sudată de bună calitate prin rezistența și tenacitatea fără utilizarea unor proceduri speciale (încălzire, recoacere, etc ...).
Factorii tehnologici care agravează sudabilitatea:
● diferențe clare în materialele componentelor în funcție de proprietățile lor (compoziția chimică, parametrii termofizici, proprietățile mecanice);
● formarea de oxizi, porozitate, chiuvete în timpul sudării;
● apariția unor solicitări semnificative;
● Prezența defectelor geometrice (non-fuziuni, subsecțiuni, tranziții abrupte ale grosimii produsului etc.).
Expresia "sudabilitate slabă" nu înseamnă că procesul de sudare, formarea cusăturii, nu merge bine. Semnificația cuvintelor "bună" și "rău" în ceea ce privește capacitatea de utilizare a ansamblului sudat după sudare.
Criteriile cele mai importante pentru sudabilitate sunt rezistența la formarea de fisuri fierbinți și la rece și tendința de a forma structuri de călire în HAZ ca regiune slăbită în îmbinarea sudată. Datorită încălzirii la o temperatură de 1100-1400 ° C, structura metalului din această zonă este granulabilă cu proprietăți mecanice reduse (ductilitate și duritate). Aceste proprietăți sunt mai mici cu cât este mai mare granulația și cu atât este mai mare zona de supraîncălzire (ca în sudarea cu gaz).
Sudarea oțelurilor
În funcție de sudabilitate, materialele din oțel sunt de obicei împărțite în 4 grupe: bune, satisfăcătoare, limitate și slab sudate (tabelul 32). Uneori este introdusă o cincime: acestea nu sunt sudabile (sudarea prin această metodă).
Cel mai semnificativ efect asupra condiției HAZ și a gradului de sudabilitate este furnizat de cărbune, care promovează formarea structurilor de stingere și elemente de aliere - crom, tungsten, molibden și vanadiu. Acestea din urmă degradează capacitatea de sudabilitate datorită formării carburilor (care servesc ca concentratori de tensiune) și prin reducerea ratelor critice de stingere.
Carbonul de până la 0,25% nu are nici un efect asupra sudabilității. Cu un conținut mai mare, îl înrăutățește semnificativ - crește duritatea și reduce ductilitatea, duce la întărirea HAZ și la apariția fisurilor, la creșterea cantității de pori de gaz în timpul oxidării în timpul sudării.
Manganul cu un conținut de până la 1% nu degradează sudabilitatea și nu complică sudarea. Ca un deoxidant bun, ajută la reducerea conținutului de oxigen din oțel. Cu toate acestea, atunci când conținutul este mai mare de 2,5%, sudabilitatea se deteriorează, pe măsură ce crește duritatea oțelului, apar structuri de stingere și pot apărea fisuri.
Silicon - până la 1% este introdus ca un deoxidant și nu afectează sudabilitatea. Cu toate acestea, atunci când conținutul de siliciu mai mare de 2,5% se deteriorează sudabilitate, așa cum se formează oxizi refractari, ceea ce duce la apariția incluziunilor de zgură, a crescut rezistența și duritatea, și cu ea, și fragilității.
Chrome - până la 0,6% nu afectează sudabilitatea. Cu un conținut de crom mai mare de 1%, sudabilitatea se deteriorează, mai ales cu o creștere a conținutului de carbon.
Molibdenul - în oțeluri de la 0,5 la 3,0% crește semnificativ rezistența și duritatea oțelului, dar înrăutățește sudabilitatea, sporește tendința de fisurare în articulație și în HAZ.
Titanul și niobiul într-o cantitate de până la 1% sunt introduse în oțeluri de crom și oțeluri crom-nichel pentru a îmbunătăți sudabilitatea. În cantități mai mari, ele pot degrada sudabilitatea. Titanul promovează formarea fisurilor fierbinți.
Trimiteți-le prietenilor: