Файл: Талыпов Г.Б. Сварочные деформации и напряжения.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 11.04.2024

Просмотров: 175

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

 

 

 

 

Таблица 4

Максимальные значения ширины отдельных структурных зон

 

 

Зона в мм

 

Расстояние от

Образцы

 

 

 

оси шва до гра­

 

крупнозерни­

 

ницы исходной

 

литого металла

мелкозернистая

структуры в мм

 

 

стая

 

 

С1

16,9—7,2

3,0

3,4

11,1—8,0

С2

20,0—7,6

3,5

3,6

14,1—8,4

СЗ

17,0—6,8

3,4

2,7

11,5—8,0

С4

14,6—7,4

3,0

3,5

12,3—8,0

С5

15,9—8,0

3,2

2,9

12,0—9,5

С6

13,5—5,6

2,7

2,5

9,6—6,8

С7

15,0—6,6

2,8

3,5

11,3—8,5

С8

14,5—6,8

3,4

3,0

11,7—8,7

С9

16,3—6,2

3,0

2,8

10,8—7,3

СЮ

16,0—7,7

3,3

3,5

11,5—9,4

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

снимки Структур

этих зон

всех образцов

ПІ—П17 и их анализ.

Ось т

бог шда

2

1

А

 

1

130

0

 

 

 

 

 

V>- > > > >

>

ч

- -

>

/ /

 

 

/77 пь пь /74

1)3 П2

 

 

/7« /7Й П17

В U 1VIlb nodого ш5а

 

 

 

 

Рис. 4

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

случае к наплавленному

металлу прилегает

зона крупнозерни­

стой структуры;

зона крупнозернистой структуры

граничит

с мелкозернистой

зоной,

которая, в свою

очередь,

граничит

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

этих образцов показал,

что с приближением

к

стыковому( шву

в пределах от образца

П7 до образца П2

или

в пределах от

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.


Таким образом, установлено, что последующее наложение стыкового шва не вызывает заметных изменений структур зон тер­ мического влияния ранее наложенного при том же режиме пазо­ вого шва даже в непосредственной близости от стыкового шва и не вызывает заметных расширений или сужений этих зон.

Структура металла зоны стыкового шва. Для изучения струк­ туры материала и выявления зон термического влияния в нормаль­ ных сечениях листа, перпендикулярных стыковому шву и отстоя­ щих на различных расстояниях от оси пазового шва, из листа №34, сваренного в том же порядке и при том же режиме, как и лист № 33

а)

 

В)

 

 

 

 

мм

 

 

в)

 

 

 

т

 

 

 

 

'* V * * К I; ?

 

мм

 

ЇЇГХ2І

 

 

 

 

ІЇЇГ

її

 

 

 

Ч

I I

 

 

 

 

 

 

Справо*

 

 

Спраба

"TnilTi-rtHkl

 

і і

 

 

Ось пазобого шба

 

 

іг 11 т

inв

щмм

 

 

 

 

п I

 

 

 

 

 

-+++

 

Слева

 

г I- , ,

Следа

СлеЩ

 

 

 

 

 

 

'мм

 

мм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 5

 

 

 

были вырезаны образцы длиной I =

100 мм,

шириной b =

10 мм

и толщиной, равной толщине листа, содержащие стыковой шов посередине длины. Схему вырезки и клеймения этих образцов можно получить из схемы на рис. 4, если в последней переменить местами надписи на осях и буквы П заменить на С. На гранях всех этих образцов, указанных на рис. 4 жирными линиями, наносились миллиметровые сетки и приготовлялись микрошлифы. Как пока­ зало исследование, структура материала каждой отдельной^зоны у всех образцов С2—С17 идентична, и с приближением к пазовому шву в пределах от образца С7 до образца С2 или в пределах от образца С17 до образца С12 практически не имеют места сужение или расширение зон термического влияния.

Изучение структуры зоны термического влияния стыкового шва и характера распространения этой зоны при дальнейшем при­ ближении к оси пазового шва, как и в предыдущем случае, про­ водилось последовательным уменьшением ширины b образца СП путем снятия слоев по грани аа этого образца (см. рис. 4).

На рис. 6 показаны границы зон термического влияния в пре­ делах образца СП на его поверхности со стороны основного (а) и подварочного (б) швов и посередине толщины листа (в). Послед­ ние показывают, что с приближением к оси ранее наложенного

7 Г. Б. Талыпов

97


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-

мм

АЗ.С

 

 

10

5)

ММі

 

 

J !

1

 

 

 

 

 

T i l l I I '

І

Г-іг-^гУ Х ^ Г Х - Х - ^ - Х - Х - *

 

\Cnpafia

-т-х-хх—хг~*~Х~*т?~Х

 

'сь етилового шва

{Справа

' \Cnpa8a

 

•£T5S~x->^*-x-y-S

 

 

 

x>x.y-x-x-j(

 

 

MM

MM

 

 

Рис.

6

 

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

идентичности этих схем со

і

 

 

 

 

 

 

 

 

 

схемой на

рис.

7 мы

их

X

 

К]

oca

 

 

 

 

 

 

не приводим.

 

указано,

 

 

10

3

 

 

 

 

 

 

Выше

было

 

 

8

 

 

 

Шч.

 

 

что в определяемых

образ­

 

 

 

 

 

 

 

цами

П2,

П7,

С2,

С7

 

 

 

 

 

ї-х.и

 

 

 

 

6

 

?

 

 

пределах

расстояния

от

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

точки

пересечения

осей

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

стыкового и пазового швов

 

 

Ось пазового шва

 

структуры их зон термиче­

 

 

 

 

-6

-Z

0\

2 4

6

 

10

12

14 мм

ского

влияния

остаются

 

 

-z\

 

 

 

 

 

 

неизменными.

Структуры

 

 

 

,

1

 

 

 

этих

зон

также

остаются

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

Х - Х

- Х -

х - Х

 

неизменными

при

даль­

 

 

-6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

III

 

 

 

нейшем приближении

со­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ответственно

к осям

пазо­

 

 

 

Рис.

7

 

 

 

 

 

вого

и стыкового

швов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

до 7,5 мм

[116]. Анало-

гичные

результаты

дало

 

исследование

структур

зон

тер-

мического

влияния

сталей

и 1Х18Н9Т.

 

 

 

 

 

Полученные результаты позволяют

сделать следующие выводы:

а) зона

термического

влияния

крестового шва

не

является

структурно однородной; к наплавленному металлу как

пазового


шва, так и стыкового прилегает крупнозернистая зона; крупно­ зернистая зона граничит с мелкозернистой, которая, в свою оче­ редь, граничит с зоной исходной структуры основного металла; б) последующее наложение стыкового шва не вызывает замет­ ного изменения структур зон термического влияния ранее нало­ женного пазового шва даже в непосредственной близости от оси

стыкового шва; в) наложение стыкового шва не вызывает заметных расшире­

ний или сужений отдельных зон термического влияния ранее наложенного пазового шва даже в непосредственной близости от оси стыкового шва;

г) зона термического влияния плоского крестового шва пред­ ставляет пересечение зон термического влияния двух изолирован­ ных линейных швов, наложенных при том же режиме сварки.

Полученные результаты дают возможность сделать следующие общие выводы.

1.При установившемся режиме сварки структура металла вдоль линии, параллельной оси линейного шва или же парал­ лельной любой из осей пересекающихся швов, по длине шва остается неизменной.

2.При установившемся режиме сварки ширина зоны терми­ ческого влияния как линейного шва, так и любого из пересекаю­ щихся швов вдоль оси шва остается постоянной. Причем эти зоны имеют достаточные размеры, чтобы из каждой вырезать образцы

для механических испытаний,

в пределах рабочей части которых

с известным основанием металл

можно считать однородным. Эти

выводы будут использованы

в

дальнейшем.

25. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛА В ОТДЕЛЬНЫХ ЗОНАХ ТЕРМИЧЕСКОГО ВЛИЯНИЯ

Структура материала в зонах термического влияния сварного шва и его механические характеристики в этих зонах

Выше, в п. 24, при изучении природы неоднородности мате­ риала вблизи сварного шва установлено наличие в основном ме­ талле с той и с другой стороны от шва двух структурно отличных друг от друга зон, а именно, зоны крупнозернистой структуры и зоны мелкозернистой структуры.

Очевидно, что механические характеристики основного металла околошовной зоны будут обусловлены его структурой и не могут быть изучены в отрыве от последней. Попытки изучения механи­ ческих свойств металла околошовной зоны в отрыве от изучения его структуры привели к ошибочным выводам. В работе 1149] приводятся диаграммы, полученные испытанием на растяжение плоских образцов, вырезанных на различных расстояниях от шва

(рис. 8) где / — шов; 2

— металл на расстоянии 12,7 мм от шва;

3 — на расстоянии 25,4

мм хот шва; 4 — пластина в целом; 5 —

7*

99