Дефекты при стыковой сварке

Считается, что при сварке оплавлением при соблюдении оптимальных режимов сварки металл шва по своим свойствам близок к основному металлу. При сварке сопротивлением показатели соединения, особенно пластичность и прочность, часто ниже этих же показателей в основном металле, что связано с неполным удалением оксидных пленок из плоскости стыка. При нарушениях технологического процесса в недопустимых приделах могут возникнуть дефекты.

Основные дефекты при стыковой сварке:

• • непровар;
• • рыхлоты;
• • перегрев;
• • трещины;
• • искривление волокон и расслоения;
• • дефекты структуры;
• • прижог поверхности в месте подвода тока.

Непровар проявляется в полном или частичном отсутствии металлических связей в соединении. Наиболее частая причина возникновения непровара — неполное удаление оксидных пленок из стыка. Другой причиной является отсутствие образования в процессе сварки общих пограничных зерен. Непровар существенно снижает прочность и пластичность соединений. Характер оксидных включений оказывает большое влияние на пластичность металла шва. На изломе они проявляются в виде матовых пятен. В углеродистых сталях растекание в плоскости стыка оксидов железа, обладающих относительно невысокой температурой плавления, вызывает разрушение при значительно меньших углах изгиба, чем обычно, что связано с образованием пленок, практически не имеющих разрывов. Образование тугоплавких оксидов при сварке легированных сталей и сплавов, которые, в момент осадки находясь в твердом состоянии, остались в плоскости стыка, также снижают пластичность и прочность металла шва.

Причина непровара при отсутствии оксидов — недостаточный нагрев торцов. В изломах таких холодных стыков наблюдается хрупкое межзеренное разрушение. Технологические причины возникновения непровара: неустойчивое оплавление, раннее выключение тока (до начала осадки), недостаточная величина оплавления, малая скорость осадки. Кристаллизация не вытесненного из стыка литого металла (в результате недостаточной осадки) сопровождается образованием усадочных рыхлот.

Параметры режима при сварке оплавлением должны быть такими, чтобы обеспечить отсутствие глубоких кратеров, с одной стороны, и оптимальную толщину слоя расплавленного металла — с другой.

Рыхлоты обычно образуются в глубоких кратерах, в местах, заполненных расплавленным металлом. Кристаллизация металла сопровождается появлением усадочных дефектов — раковин в форме линз. При недостаточной осадке раковины могут возникать и в околошовной зоне на участке твердожидкого состояния металла.

Перегрев металла обычно вызывает укрупнение зерна в околошовной зоне и снижение пластичности соединения. Сильный перегрев может привести к пережогу. Причины дефекта: слишком затянутый цикл оплавления, излишний подогрев деталей перед оплавлением, малая величина осадки, слишком большая длительность осадки под током.

Трещины при стыковой сварке могут быть двух видов: продольные и поперечные (кольцевые). Продольные трещины образуются при излишней осадке металла. Это возникает при перегреве места сварки. Кольцевые трещины обычно возникают при сварке закаливающихся материалов на слишком жестком режиме. Их образованию способствует упругая деформация деталей в зажимах вследствие отхода назад подвижной плиты машины.

К таким дефектам относят и расслоение — дефект металла, который раскрывается при осадке и имеет вид трещины.

Искривление волокон в области стыка обычно наблюдается при чрезмерной осадке металлов с резко выраженной анизотропией свойств. Это приводит к ухудшению работоспособности соединения.

К дефектам структуры обычно относят образование крупного зерна, повышенное содержание неметаллических включений в стыке, снижение содержания легирующих компонентов в стыке. Образование крупного зерна связано с перегревом металла (см. выше). Повышенное содержание неметаллических включений связано с интенсивным окислением металла при сварке или, в некоторых случаях, с повышенным их содержанием в основном металле. Обеднение металла шва легирующими компонентами обусловлено следующими причинами: выгоранием (окислением), испарением и вытеснением из стыка металла, находящегося в жидком или твердожидком состоянии.

Прижог поверхности детали образуется в месте подвода тока при плохой подготовке поверхности детали, недостаточном усилии зажатия или неправильной установке губок (электродов). Большое выделение теплоты в этом месте приводит к подплавлению поверхности. Если свариваемый металл подвержен закалке, то в месте прижога возможно существенное повышение твердости, что осложняет последующую механическую обработку детали.

Для стыковой сварки также устанавливаются количество и размеры допустимых дефектов.