1.3. Определение и сравнение твердости металла шва, околошовной зоны и основного металла

О механических свойствах сварного соединения можно косвенно судить по значениям твердости. Качество сварного соединения тем выше, чем плавнее изменяется твердость от основного металла к наплавленному.

Характер изменения твердости при переходе от основно­го металла к наплавленному зависит, главным образом, от способа и режима сварки. Определение твердости произво­дится па приборе Виккерса.

1.4. Исследование макроструктуры дефектных сварных швов

При несоблюдении технологического процесса сварки воз­можно образование тех или иных дефектов в сварных швах, ухудшающих механические, физико-механические и другие свойства металла в зоне сварки.

Основными дефектами сварных швов являются наплывы, подрезы, кратеры, непровары, пористость, шлаковые включе­ния и трещины.

Эти дефекты чаще всего встречаются при сварке плавле­нием. Характеристики их приведены в табл. 6.

Таблица 6

Характеристика дефектов сварных швов и методы их устранения

Вид дефекта, его характеристика	Причины появления дефекта и способы его обнаружения	Оценка дефекта, методы его предупреждения и устранения
Наплыв - натек излишне расплавленного металла на основной	Большой сварочный ток и малая скорость сварки. Смещение электрода с оси разделки кромок. Сварка длинной дугой. Обнаруживается внешним осмотром	Часто сопровождается непроваром основного метал­ла. Необходимо правильно выбирать режим сварки, пространственное положение шва, не допускать сварку длинной дугой, точно вести электрод по оси разделки кромок Устраняется путем снятия части усиления сварного шва в месте наплыва
Непровар или несплавление, местное несплавление основного и наплавленного металла или отдельных валиков между собой при сварке многослойного шва	Недостаточная величина сварочного тока, большая скорость сварки, большая длина дуги, малый угол раскрытия кромок, смещение и перекос свариваемых элементов, малая величина зазора, большой диа­метр электрода, маг­нитное дутье при сварке на постоянном токе, плохая зачист­ка кромок изделия, плохое удаление шла­ка при сварке много­слойного шва, непра­вильная техника сва­рки Обнаруживается просвечиванием рент­геновским и гамма-лучами, магнитным, ультразвуковым, металлографическим и другими методами контроля	Сильно снижает проч­ность сварного соединения, а следовательно, является недопустимым дефектом Способы предупреждения непровара вытекают из ана­лиза причин, вызвавших его появление Устранение путем выруб­ки дефектного места с по­следующей его заваркой
Подрез - утоньшение основного металла в месте перехода к наплавленному металлу	Чрезмерно большая сила тока, не соответ­ствующая скорости сварки, неравномерное перемещение электрода, сварки длинной дугой Обнаруживается внешним осмотром	Дефект недопустим, соз­дает концентрацию напря­жения Необходимо правильно выбирать режим и технику сварки швов Устраняется путем зачист­ки дефектного места и по­вторной подварки
Прожог-сквозное проплавление основного металла с образованием подтеков и свищей	Большая величина сварочного тока при малой скорости свар­ки, большой зазор; малая величина при­тупления кромок	Дефект недопустим Необходимо правильно выбирать режим сварки, правильно производить раз­делку кромок и выдержи­вать зазоры при сборке Устраняется путем выруб­ки дефектного места и по­вторной подварки его
Поры: внутренние - близкие к сферической форме, замкнутые полости в металле шва поверхностные - отличаются от внут­ренних тем, что их полости сообщаются с атмосферой	Наличие в расплав­ленном металле сва­рочной ванны газов: водорода, азота, оки­си углерода, погло­щенных из зоны дуги или образовавшихся в процессе химических реакций и не успев­ших выделиться при быстром охлаждении шва Обнаруживаются внешним осмотром и дефектоскопией	Наличие пор уменьшает полезное сечение шва и при­водит к концентрации на­пряжения, а следовательно, снижает прочность шва при статических и особенно ди­намических нагрузках Необходимо сварку вести в условиях хорошей газовой и шлаковой защиты; хоро­шо защищать кромки изде­лия; вести сварку короткой дугой Дефектные места выруба­ются и завариваются вновь
Шлаковые включе­ния - полости в ме­талле шва, заполнен­ные твердыми неме­таллическими веществами	Быстрое охлажде­ние металла шва, за­трудняющее всплывание шлака на поверх­ность; тугоплавкость, повышенная вязкость или большой удель­ный вес шлаков элек­тродных покрытий и флюсов; неудовлетво­рительная зачистка кромок или отдель­ных валиков наплав­ленного металла при сварке многослойных швов и т.д. Обнаруживается дефектоскопией	Оценка, способы предуп­реждения и методы устра­нения аналогичны приведен­ным для пор
Трещины (горячие и холодные)	Временные и оста­точные напряжения при сварке; структур­ные превращения в зоне термического влияния при сварке закаливающихся ста­лей; повышенное со­держание углерода, водорода, серы и фосфора в металле; не­правильная техника сварки; наличие де­фектов сварки (поры шлаковые включения, подрезы, кратеры и т д.)	Трещины - наиболее опасный и поэтому недопу­стимый дефект сварного со­единения. Предупреждаются приме­нением электродов с покры­тием основного типа, подо­гревом металла перед свар­кой, многослойной сваркой, снижением углерода, серы и фосфора в металле шва, прокаливанием электродов, очисткой кромок от ржав­чины

2. ОБОРУДОВАНИЕ И МАТЕРИАЛЫ

1. Микроскоп.

2. Прибор для испытания на твердость.

3. Набор шлифов для исследования микроструктуры и макроструктуры.

4. Реактивы.

5. Плакаты: диаграмма состояния; фотографии микроструктуры; схемы изображения макроструктуры и дефектов сварных швов.

3. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Изучить и описать микроструктуру сварного шва.

2. То же околошовной зоны.

3. Определить твердость металла шва, околошовной зоны и основного металла. Построить графики распределения твердости металла в зоне сварки сталей различного химического состава.

4. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

1. Описание и схематическое изображение микрострукту­ры металла шва и околошовной зоны (выполняется дома в порядке подготовки к лабораторной работе).

2. Графики изменения твердости и зоне дуговой наплавки на стали марок Ст. 3 и 40Х.

1. Эскизы и описание дефектных сварных швов.

РАБОТА № 8

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЕФОРМАЦИЙ, ВОЗНИКАЮЩИХ

ПРИ НАПЛАВКЕ ВАЛИКА НА КРОМКУ ПЛАСТИНЫ

Цель - ознакомиться с некоторыми способами измерения сварочных деформаций; изучить характер распределения ос­таточных продольных деформаций по ширине пластины по­сле наплавки валика на кромку и характер изменения де­формаций изгиба по времени в процессе наплавки валика на кромку пластины.