Калькулятор и формула силы удара (онлайн и бесплатно)
Вы когда-нибудь задумывались о том, как обеспечить успех проекта штамповки металла? В этой статье мы рассмотрим критические факторы, которые могут сделать или сломать ваш процесс штамповки.....
Сварка разнородных металлов - сложный, но необходимый процесс в современном производстве. Она предполагает соединение металлов с различными свойствами и составом, что часто приводит к образованию зоны сплавления с различными механическими и структурными характеристиками. В этой статье рассматриваются присущие этому процессу проблемы, подходящие методы сварки, такие как сварка плавлением и сварка под давлением, а также ключевые соображения для обеспечения прочности сварных швов. Поняв эти аспекты, читатели смогут освоить эффективные стратегии для смягчения распространенных проблем при сварке и улучшения характеристик соединений в условиях высоких температур и повышенных нагрузок.
Проблемы, присущие сварке разнородных металлов, препятствовали ее развитию, такие как формирование и характеристики зоны плавления в разнородных металлах.
Повреждение структуры при сварке разнородных металлов часто происходит в зоне сплавления, так как характеристики сварочных кристаллов различаются на участках вблизи зоны сплавления, что приводит к образованию переходного слоя с плохими характеристиками и изменению состава.
Кроме того, при длительном воздействии высоких температур диффузионный слой в этой области расширяется, что еще больше увеличивает неоднородность металла.
Кроме того, во время или после сварки разнородных металлов, а также после термообработки или высокотемпературного режима обычно наблюдается явление "миграции" углерода со стороны низколегированного металла через границу шва в высоколегированный шов, образуя обезуглероживание и слои науглероживания по обе стороны от линии сплавления.
Это приводит к образованию обезуглероженного слоя в низколегированном материнском материале и науглероженного слоя на стороне высоколегированного шва.
Затруднения и препятствия в использовании и развитии конструкций из разнородных металлов проявляются в основном в следующих областях:
1. При комнатной температуре механические свойства разнородных металлов сварное соединение (таких как растяжение, удар, изгиб и т.д.), как правило, превосходят характеристики сваренного основного материала.
Однако после длительной высокотемпературной эксплуатации характеристики зоны соединения уступают исходному материалу.
2. Между аустенитным сварным швом и перлитным материнским материалом имеется зона мартенситного перехода.
Эта зона имеет пониженную вязкость и представляет собой хрупкий слой с высокой твердостью, который является слабым местом, приводящим к разрушению детали. Это снижает надежность сварная конструкция.
3. Послесварочная термообработка или миграция углерода во время высокотемпературной эксплуатации могут привести к образованию науглероженного слоя и обезуглероженного слоя по обе стороны от линии сплавления.
Обычно считается, что обезуглероженный слой из-за уменьшения содержания углерода вызывает значительные изменения в структуре и свойствах участка (обычно деградацию), что делает его склонным к преждевременному разрушению в процессе эксплуатации.
Места разрушения многих высокотемпературных трубопроводов, находящихся в эксплуатации или на испытаниях, сосредоточены в обезуглероженном слое.
4. Отказ связан с такими условиями, как время, температура и циклические нагрузки.
5. Послесварочная термообработка не может устранить остаточное напряжение распределение в зоне стыка.
6. Неоднородность химического состава.
При сварке разнородных металлов металлы с обеих сторон сварного шва и состав сплава в шве значительно отличаются.
Во время процесс сваркиПри этом исходный материал и сварочный материал расплавляются и смешиваются друг с другом.
Этот уровень однородности смеси меняется в процессе сварки, и степень однородности смеси может сильно отличаться в разных местах сварного соединения, что приводит к неоднородности химического состава сварного соединения.
7. Неоднородность металлографической структуры.
Из-за неоднородности химического состава сварного соединения и опыта термический цикл сваркиВ различных областях сварного соединения появляются различные структуры, часто приводящие к образованию чрезвычайно сложных структурных образований в некоторых областях.
8. Прерывистое исполнение.
Химический состав и металлургическая структура сварных соединений приводят к изменению их механических свойств.
Прочность, твердость, пластичность, вязкость, ударопрочность, высокотемпературная ползучесть и долговечность существенно различаются в разных областях сварного соединения.
Такое существенное несоответствие приводит к тому, что при одинаковых условиях в разных областях сустава наблюдаются различные изменения, проявляющиеся в виде зон ослабления и усиления.
Особенно в условиях высоких температур сварные соединения из разнородных металлов часто преждевременно выходят из строя в процессе эксплуатации.
Большинство методов сварки могут быть применены к сваривать разнородные металлыНо при выборе метода сварки и определении технологических параметров необходимо учитывать особенности сварки разнородных металлов.
Исходя из требований к основному материалу и сварному соединению, применяется сварка плавлением, сварка под давлениемВ сварке разнородных металлов нашли применение и другие методы, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки.
Сварка плавлением широко используется для сварки разнородных металлов.
К распространенным методам сварки плавлением относятся сварка палочным электродом, дуговая сварка под флюсом, дуговая сварка в защитной газовой среде, электрошлаковая сварка, плазменная дуговая сварка, электронно-лучевая сварка и лазерная сварка.
Для уменьшения разбавления, снижения коэффициента плавления или контроля количества плавления различных цветных металлов обычно выбирают методы с более высокой плотностью энергии источника тепла, такие как электронно-лучевая сварка, лазерная сварка или плазменно-дуговая сварка.
Чтобы минимизировать глубину проплавления, можно использовать такие технологические меры, как дуга косвенного нагрева, осциллирующая сварочная проволока, ленточный электрод и дополнительная неэлектрифицированная сварочная проволока.
Однако в любом случае, если речь идет о сварке плавлением, часть основного материала всегда будет вплавляться в сварной шов, вызывая разжижение.
Кроме того, они будут образовывать интерметаллические соединения, эвтектические структуры и т.д.
Чтобы уменьшить эти негативные последствия, необходимо контролировать и сокращать время пребывания металлов в жидком или высокотемпературном твердом состоянии.
Тем не менее, несмотря на постоянные улучшения и усовершенствования методов и процедур сварки плавлением, решить все проблемы, связанные со сваркой, по-прежнему сложно. виды металлов.
Учитывая разнообразие металлов и широкий диапазон эксплуатационных требований, а также различные стили соединений, во многих случаях для решения конкретных задач необходимо использовать сварку под давлением или другие методы сварки. проблемы сварки связанных с различными металлическими соединениями.
Большинство методов сварки давлением нагревают свариваемые металлы только до пластичного состояния или не нагревают вовсе, характеризуясь в основном приложением определенного давления.
По сравнению со сваркой плавлением сварка давлением имеет определенные преимущества при сварке соединений разнородных металлов, если только форма соединения позволяет и качество сварки соответствует требованиям, сварка под давлением часто является более разумным выбором.
При сварке давлением поверхность соединения различных металлов может либо расплавиться, либо остаться твердой, но из-за воздействия давления, даже если на поверхности есть расплавленный металл, он будет выдавлен (как при сварке пламенем и сварка трением).
Лишь в некоторых случаях после сварки давлением остается расплавленный металл (как, например, в точечная сварка).
Сварка давлением, благодаря отсутствию тепла или низкой температуре нагрева, позволяет смягчить или избежать негативного влияния термоциклирования на свойства исходного металла, а также предотвратить образование хрупких интерметаллических соединений.
Некоторые виды сварки под давлением могут даже выдавливать интерметаллические соединения, образовавшиеся в шве.
Кроме того, при сварке под давлением не происходит изменений свойств металла шва, связанных с разбавлением.
Однако большинство методов сварки давлением предъявляют определенные требования к форме соединения.
Например, точечная сварка, сварка швомПри ультразвуковой сварке необходимо использовать соединения внахлест; при сварке трением хотя бы одна деталь должна иметь вращательное сечение; сварка взрывом применима только для соединений большой площади.
Оборудование для сварки под давлением также еще не получило широкого распространения. Эти факторы, безусловно, ограничивают область применения сварки под давлением.
Помимо сварки плавлением и сварки давлением, существует еще несколько методов сварки разнородных металлов. Например, пайка это метод, при котором для соединения различных основных металлов используется присадочный металл.
Однако здесь речь идет о специальном методе пайки.
Один из таких методов известен как пайка плавлением, когда материал с более низкой температурой плавления в соединении разнородных металлов подвергается сварке плавлением, а материал с более высокой температурой плавления - пайке. Присадочный металл обычно соответствует основному металлу с низкой температурой плавления.
Таким образом, процесс соединения присадочного металла и основного металла с низкой температурой плавления по сути является процессом сварки плавлением одного и того же металла и не представляет собой каких-либо уникальных проблем.
Взаимодействие между присадочным металлом и основным металлом с высокой температурой плавления представляет собой процесс пайки. Основной металл не плавится и не кристаллизуется, что позволяет избежать многих проблем, связанных со сваркой.
Однако для этого необходимо, чтобы присадочный металл эффективно смачивал основной металл.
Другой метод известен как эвтектическая пайка или эвтектическая диффузионная пайка. Этот метод предполагает нагрев поверхности контакта разнородных металлов до определенной температуры, при которой в месте контакта образуется эвтектика с низкой температурой плавления.
Эвтектика с низкой температурой плавления становится жидкой при этой температуре, создавая метод пайки, не требующий дополнительного присадочного металла.
Конечно, для этого необходимо, чтобы два металла образовали эвтектику с низкой температурой плавления.
При работе с разнородными металлами диффузионная сваркаВводится прослойка, и под низким давлением она плавится или образует эвтектику с низкой температурой плавления при контакте со свариваемыми металлами.
Этот тонкий слой жидкости после определенного времени сохранения тепла позволяет прослойке полностью диффундировать в основной металл и стать однородной, в результате чего получается соединение разнородных металлов без прослойки.
Эти методы часто предполагают наличие небольшого количества жидкого металла в процессе сварки, поэтому их также называют сваркой с переходом через жидкую фазу. Их общая характеристика - отсутствие литых структур в соединении.
a. С точки зрения равной прочности выбирайте сварочные стержни, которые удовлетворяют прочности основного металла.
В качестве альтернативы можно рассмотреть свариваемость основного металла, выбирайте сварочные прутки, которые не обладают одинаковой прочностью, но обеспечивают хорошую свариваемость.
Однако при этом следует учитывать, что конструкция сварного шва должна отвечать требованиям равной прочности и равной жесткости.
b. Убедитесь, что состав сплава соответствует или близок к составу основного металла.
c. Если основной металл содержит повышенное количество вредных примесей, таких как углерод (C), сера (S) и фосфор (P), выбирайте сварочные прутки с повышенной трещиностойкостью и устойчивостью к пористости. Рекомендуется использовать сварочные прутки титаново-кальциевого типа. Если это не поможет решить проблему, можно использовать сварочные прутки натриевого типа с низким содержанием водорода.
a. При воздействии динамических и ударных нагрузок, помимо обеспечения прочности, требуется высокая ударная вязкость и удлинение.
В этом случае выбирайте сварочные прутки с низким содержанием водорода, титано-кальциевые и железо-оксидные.
b. Если сварные изделия будут находиться в контакте с агрессивными средами, необходимо выбрать соответствующую нержавеющую сталь сварочный пруток в зависимости от типа, концентрации и рабочей температуры среды, а также от того, является ли коррозия общей или межкристаллитной.
c. В условиях эксплуатации, связанных с износом, определите, является ли износ общим или ударным, и происходит ли износ при комнатной или высокой температуре.
d. Для работы в экстремальных температурных условиях выбирайте сварочные стержни, гарантирующие механические характеристики при низких или высоких температурах.
a. Для сварки деталей с сложные формы или большой толщины, металл шва подвергается значительному усадочному напряжению при охлаждении, что может привести к образованию трещин.
Необходимо выбирать сварочные прутки с высокой трещиностойкостью, такие как прутки с низким содержанием водорода, прутки с высокой прочностью или прутки из оксида железа.
b. Для сварки деталей, которые нельзя перевернуть из-за определенных условий, необходимо выбрать сварочные стержни, способные выполнять сварку во всех положениях.
c. Для сварки изделий, где место сварки трудно очистить, выбирайте высокоокислительные стержни, нечувствительные к окисной коже и жиру, чтобы избежать появления таких дефектов, как воздушные отверстия.
В местах, где нет сварочных аппаратов постоянного тока, не стоит выбирать сварочные стержни, работающие только на постоянном токе. Вместо этого следует выбирать стержни, которые могут использовать как переменный, так и постоянный ток.
Некоторые виды стали, например перлитная жаропрочная сталь, требуют снятия напряжения после сварки.
Однако если условия эксплуатации оборудования или присущие конструкции ограничения не позволяют проводить термообработку, рекомендуется использовать прутки из материалов, не относящихся к основному металлу, например аустенитной нержавеющей стали, которые не требуют послесварочной термообработки.
В местах, где требованиям отвечают как кислотные, так и щелочные сварочные прутки, предпочтение следует отдавать кислотным пруткам.
При одинаковых эксплуатационных характеристиках следует выбирать более дешевые кислотные сварочные прутки, а не щелочные.
Среди кислотных сварочных прутьев, титан и титаново-кальциевые типы стоят дороже.
Учитывая ситуацию с минеральными ресурсами в нашей стране, мы должны решительно продвигать использование стержней с титаново-железным покрытием.
3. Учитывайте сложность формы сборки, уровень жесткости, состояние подготовки сварочного отверстия и положение сварки.
a. При сварке изделий сложной формы или большой толщины металл шва испытывает значительные усадочные напряжения при охлаждении, что может привести к образованию трещин. Необходимо выбирать сварочные прутки с высокой трещиностойкостью, такие как прутки с низким содержанием водорода, прутки с высокой прочностью или прутки из оксида железа.
b. Для сварки деталей, которые нельзя перевернуть из-за определенных условий, необходимо выбрать сварочные стержни, способные выполнять сварку во всех положениях.
c. Для сварки изделий, где место сварки трудно очистить, выбирайте высокоокислительные стержни, нечувствительные к окисной коже и жиру, чтобы избежать появления таких дефектов, как воздушные отверстия.
Как основатель MachineMFG, я посвятил более десяти лет своей карьеры металлообрабатывающей промышленности. Мой обширный опыт позволил мне стать экспертом в области производства листового металла, механической обработки, машиностроения и станков для обработки металлов. Я постоянно думаю, читаю и пишу об этих предметах, постоянно стремясь оставаться на переднем крае своей области. Позвольте моим знаниям и опыту стать преимуществом для вашего бизнеса.
RU 
EN 
DE 
ES 
FR 
NL 
PT 