Дефекты сварного шва: виды, методы обнаружения и контроля, причины

alexxlab | 18.11.1989 | 0 | Разное

Содержание

виды, методы обнаружения и контроля, причины

Надежность конструкции зависит от качества выполненных работ. Дефекты сварных креплений не допускаются, иначе изделие может выйти из строя в самый неподходящий момент. Халатность при работе, невысокая квалификация мастера, могут повлечь за собой различные проблемы, технологии работ и оборудование должны применяться в соответствие с ГОСТами. Значения сварных швов могут быть в допуске или напротив, в последнем случае, необходимо заново проделывать работу до достижения требуемого результата.

Дефекты сварных швов

Классификация дефектов сварных швов

При воздействии различных факторов при работе образуются некоторые недопустимые несоответствия шва. Дефекты сварки подразделяются на несколько групп, допуски которых находят подробное описание в ГОСТе:

  1. Наружные дефекты имеют неравномерную форму конструкции, следствием не соблюдения технологии формирования.
  2. Согласно ГОСТ-23055, к внутренним бракованным частям принимаются неметаллические либо шлаковые отложения, несплавления и непровары металлических изделий. К выявлению данной категории брака применяются приборы контроля сварочного производства.
Классификация дефектов сварки
Классификация дефектов сварных швов

Также встречаются сквозные прожоги и трещины, которые недопустимы при эксплуатации материала. Основными недочетами при производстве шва, считаются некачественный металл или оборудование, а также неподготовленный персонал, пренебрегший технологии процесса.

Скачать ГОСТ 23055-78

Трещины

Наиболее опасные дефекты сварного шва являются трещины. Появление данных несоответствий способствует разрушению конструкции, выявляются на линии, рядом располагающихся участках. Дефекты сварных швов образовываются с малым раскрытием после производства соединения, в последующим, в следствии напряжения, размеры увеличиваются.

Классифицируются трещины на:

  • Холодные, возникшие после остывания, при температурах ниже 320 °C. Появляются недуги как сразу, так и при эксплуатации устройства. Причиной может являться нарушение технологии сварки, формирования соединения.
  • Горячие, формируются при кристаллизации металла на высоких температурах, из-за резкого падения пластических характеристик металла. Способствует дефекту наличие недопустимого количества кремния, водорода, никеля, углерода. Распространение происходит вдоль стыковки либо поперечно, классифицируются на макро и микроскопические трещины.

Продольная трещина на шве

Исправление производится рассверливанием по всей полости, в целях исключения развития, брак удаляется и наваривается новое соединение.

Полости

Произвольная форма, появившееся при результате воздействия газов, называется полостью. Возникает при расплавлении металла, не полном цикле оттеснения излишних газов, не правильного формирования сварочной ванны. Несплошности образовываются к форме продолговатых полостей, к категории относятся кратеры и раковины. Основной разновидностью браковки сварки, являются свищи, появившиеся обстоятельствами:

  • пластичность металла не соответствует требованиям;
  • закалочные структуры;
  • неравномерный нагрев.

Дефекты отличаются по форме, глубине и расположению, которое может находится как на внутри, так и на внешней части шва. Свищи имеют продолговатую трубчатую форму, причиной появления являются газы. Не соблюдение технического регламента, а именно наличие на участке сварки масла, окисления и прочих загрязнений ведут к дефекту конструкции.

Полость в сварном шве

Некачественный инструмент может организовать непоправимые разрушения, так же как и использование вспомогательных материалов в виде флюсов. Повышенная скорость изготовления, нестандартный ход защитных газов неблагоприятно воздействуют на характеристики шва. Поры образуются вследствие применения неисправного инструмента, проволоки, чрезмерно проветриваемого помещения.

При обрыве дуги, либо не верного способа выполнения конечного участка, образуются кратеры. Внешний вид обуславливается видом воронки, которую нужно заварить по обнаружению. Современные агрегаты, изготавливающие сварочный шов, способны устранить несоответсвие путем снижения тока по окончанию соединения.

Твердые включения

Инородные вещества любого происхождения являются серьезной проблемой в процессе сварки. Основные ошибки — большая скорость сварки, ток малой силы, загрязненность кромок. Дефекты сварного шва производятся из-за:

  • флюсовых остатков;
  • шлаковых либо оксидных включений.

Оксидные, образовываются результатом отсутствия зачистки металла, химического воздействия. Шлак, при соблюдении технологии, всплывает на поверхность, однако при некоторых ситуациях остается внутри шва. Защитными газами создается среда, при которой невозможно включения инородного тела. Металлические включения могут быть опасны, т.к. имеют размеры до нескольких десятков миллиметров.

Различные виды включений в сварные швы

Условия возникновения зависят на тип образования:

  • разобщенным;
  • линейным;
  • прочим образованием.

Участок производимых действий по сварки, на котором превышается содержание шлаковых добавок, переваривается. Зачастую включения проявляются на местах стыковки статичного и добавляемого шва, при исполнении многослойных изделий.

Несплавления и непровары

Отсутствие стыковки основного металла, или между отдельными элементами называется несплавлением. Различаются на поверхностные, состоящие между вилками, расположенные при основании шва. Основными причинами несплавлений определяют:

  • увеличенная длина дуги;
  • несоответствующая зачистка кромок;
  • уменьшенный сварочный ток;
  • повышенная скорость сварки.

Наличие дефекта статическими соединениями может быть восполнено дополнительным наплавом. В результате, происходит снижение прочности, возникает концентрация напряжений зоной несплавления.

Непровар на шве

Недостаточное сплавление стыка при зоне сварки именуется непровар. Основными причинами является остатки ржавчины, окисления, окалины, других неблагоприятных воздействий. В следствие уменьшения концентрации, возрастает возможность появления напряжений, отрицательно сказывающихся на конструкции в целом. При отклонениях от допусков, зоны с непроваренным швом зачищаются до основания, операция по сварке происходит заново.

Нарушение формы шва

Отклонение от заданных параметров формы поверхности шва, геометрического состояния соединения, обуславливается нарушением формы.

Существуют различные нарушения, каждый из которых возникает вследствие определенных условий.

  1. Подрезы – по краям сварного шва образуется дефект в виде углублений при продольном расположении. Образуется зачастую при повышенной скорости сварки, результатом чего сварочная ванная затвердевает быстрее, чем положено. Увеличенное расстояние дуги способствует распространению ширины шва по металлу, т.к. при такой схеме теплоотдача дуги остается на прежнем уровне, мощности не хватает для расплавления всей полости металла.
  2. Избыток наплавленного материала, обнаруженный на внутренней стороне сварного шва – превышение проплава. Дефектами линейного смещения называют состояние, при котором соединяемые детали располагаются на разном уровне, между стыками существует разница в высоте. Существует угловой тип брака, при ситуациях, когда угол асимметричен стыковому элементу.
  3. Наплав – избыточное количество материала, образованное при процессе стыковки шва. Дефект образуется вследствие излишне длинной дуги, неверного наклона электрода, повышенного сварочного тока.
  4. Прожог – сквозное отверстие, образованное в результате вытекания металлической составляющей сварочной ванны. Брак образуется результатом использования большого тока при малой скорости движения электродом, плохая подкладка или неверный зазор кромок.

Нарушение формы шва

Также существуют прочие неприятности, связанные с формой, к примеру, вогнутые края шва, образованные со стороны корня соединения. К прочим несоответствиям приравниваются задиры поверхностного типа, случайная дуга, брызги металла, и другие.

Методы обнаружения и контроля

Качественный шов имеет соответствующие показатели маркировки. На крупных предприятиях каждый специалист устанавливает определенное клеймо на стыкуемый участок. Для обнаружения дефектов применяются следующие способы:

  • визуальный осмотр;
  • цветная дефектоскопия;
  • ультразвуковой метод определения бракованных участков;
  • радиационный;
  • магнитный метод.

После того, как обнаружен дефект, сотрудником отдела качества определяется дальнейшая судьба детали, в большинстве случаев они отправляются на доработку. Наплывы удаляются с помощью абразивного инструмента, путем механических воздействий. Заварка применяется при дефектоскопии крупных трещин, с предварительным зачищенным местом остаточной сварки.

Дефекты сварных швов – обзор видов дефектов сварных соединений

Содержание статьи:

Дефектами сварных швов называют разные виды нарушений параметров шва и отклонений от нормативов. Дефекты сварочных швов и соединений негативно отражаются на прочности, долговечности шва и других эксплуатационных характеристиках. Их можно классифицировать по типу, размеру и критичности. Профессиональная оценка дефектов сварных швов позволяет определить их тип, выявить причину появления и выбрать способ устранения. Выявлением причины и устранением последствий дефектов швов должны заниматься профессионалы, для этого используется специальное оборудование.

Виды дефектов сварных швов

При сварке металлических заготовок используются разные виды швов, характеристики которых регулируются ГОСТом. Любой дефект сварного соединения поддается классификации. Размеры дефектов сварных швов позволяют отнести их к допустимым или недопустимым. Поэтому точное измерение и контроль шва, а также выявление имеющихся дефектов дает возможность отбраковать недостаточно прочные и надежные соединения.

По месту локализации выделяют поверхностные дефекты сварных швов, сквозные и внутренние.

При использовании ручного аппарата для сварки разные виды дефектов сварочного шва являются результатом недостаточной опытности сварщика, использования некачественных материалов или нарушения технологии. Дефекты сварных швов и соединений могут быть как незначительными, позволяющими эксплуатировать изделия, так и полностью нарушающими структуру металла в зоне соединения.

Наплывы

Наплывы – распространенные виды дефектов сварных швов. Они характерны для сварки, проводимой в горизонтальном положении. Наплыв – внешний дефект сварных швов, при котором расплавленный металл застывает в виде бугорков. Дефекты сварного шва при наплыве могут отличаться по размеру: от одной капли до длинного ряда.

Такие сварочные дефекты возникают из-за слишком большой силы тока, неправильно выбранного угла наклона заготовки. Чаще всего отклонения заметны еще в процессе сварки. Однако если не обратить на них внимания в процессе работы, дефект может оказаться скрытым, поэтому обнаружить его будет сложнее.

Подрезы

Подрезы еще один тип дефектов сварочных швов. Это углубления, проходящие вдоль шва, к образованию которых чаще всего приводит слишком большой ток, вызывающий перегрев материала. Такие дефекты при газовой сварке могут возникнуть при использовании высокой мощности. Подрезы – критичный вид сварных дефектов, из-за них при эксплуатации конструкции очень часто возникают проблемы.

Прожоги

Прожог – дефект сварного шва, имеющий вид отверстия в месте сварки. Основные причины его возникновения:

  • слишком большое расстояние между заготовками;
  • излишне застроенная форма кромки;
  • высокая сила тока или использование слишком мощной горелки;
  • длительное время сварки на одном участке.

Чаще всего прожог возникает при сваривании металлических заготовок небольшой толщины.

Кратеры

Кратер – дефект сварного шва в виде вмятины на поверхности или углубления. При автоматической сварке дефект кратер имеет вид канавки, идущей вдоль шва. При ручной сварке опытные сварщики стараются устранить дефект сразу же методом оплавления.

Следует упомянуть дефект, имеющий название «усадочная раковина». Это отдельный вид дефектов сварки, появляющийся из-за усадки металла на шве в результате уменьшения его объема в процессе снижения температуры уже после окончания работ.

Дефекты макроструктуры

Такие дефекты сварных соединений видны только при увеличении структуры шва в несколько раз. Такие дефекты при сварке могут значительно снизить качество готового изделия и даже привести к его поломке при первом же использовании.

Поры

Дефект сварного шва пора возникает из-за быстрого снижения температуры шва. Причина в том, что в расплавленном металле есть включения газообразных веществ, которые в момент его застывания не успевают выйти на поверхность. Макроструктурные типы дефектов сварного шва наблюдаются при нарушении правил подготовки поверхности к сварке. Например, если на поверхности остались следы краски или коррозии. Проблема может возникнуть и при неправильном выборе мощности сварочного оборудования.

По размеру поры бывают как крупными, так и микроскопическими. Они могут располагаться равномерно вдоль всего шва или концентрироваться на отдельных участках. Если на шве образуются сквозные поры, их называют свищами. Степень развития дефекта зависит от того, насколько долго сварочная ванна находилась в жидком состоянии. Чтобы минимизировать количество пор, газам нужно дать время выйти из металла.

Шлаковые сварные дефекты

Шлаковые сварные дефекты появляются в результате некачественной подготовки заготовок или недостаточного профессионализма мастера. Если на заготовке осталась ржавчина, загрязнения или следы краски, они останутся в шве в виде включений. Наружные дефекты сварных швов могут иметь любой размер. Форма также может отличаться – от линейной до сферической.

Непровары

К основным дефектам сварных швов, которые могут привести к нарушению целостности готовой детали, относится и непровар. Он возникает в том случае, если металл заготовки не полностью сплавился с наплавкой. Произойти это может при неправильном выборе настроек сварочного аппарата или недостаточном зазоре между заготовками.

Трещины

Дефекты сварных швов трещины могут образовываться уже после завершения процедуры сварки или еще на этапе работы при высокой температуре, а потом уже в процессе остывания металла дефект формируются окончательно. Поэтому они классифицируются в зависимости от температуры, при которой возникают, на горящие и холодные.

Горячие образуются при затвердевании металла из-за разрушения его структуры. Это происходит при неравномерной усадке прослоек полужидкого металла внутри шва в процессе охлаждения и попадании в материал примесей. Холодные возникают после остывания соединения и затвердевания металла из-за остаточных напряжений.

Горячие трещины не виды на поверхности, поэтому их часто относят к внутренним дефектам сварных швов. Холодные трещины всегда заметны, они классифицируются как наружные дефекты сварочных швов. И если проблемы на поверхности металла будут заметны, то внутренние дефекты могут быть выявлены только при исследовании готового изделия на предмет явных и скрытых дефектов с помощью специальной аппаратуры.

Дефекты микроструктуры

К микроструктурным видам дефектов сварных соединений относятся нарушения структуры металла в области шва, которые могут привести к полной непригодности заготовки или готового изделия. К самым серьезным дефектам шва этого типа относится пережог. Причиной пережога может быть высокая температура сварки. При этом на поверхности шва образовываются крупные зерна металла, которые почти не связаны друг с другом. Это приводит к повышенной хрупкости шва.

Виды дефектов сварочных швов в зависимости от сложности

Основные дефекты сварки разделяются на допустимые и недопустимые. Любой дефект сварки значительно ухудшает характеристики изделия. Контроль качества сварных соединений дает возможность визуально и с помощью специальных методов определить наличие дефекта и классифицировать его. Это очень важный этап производства. Внешние и внутренние дефекты сварных швов приводят к нарушению целостности готовой конструкции.

Допустимыми дефекты сварных швов называют в случае незначительных отхождений от нормы. При небольших дефектах металла шва эксплуатировать изделие можно без проблем или с определенными ограничениями. Недопустимые дефекты сварных швов делают изделие непригодным к эксплуатации.

Контроль дефектов сварных швов включает в себя оценку разных критериев соединений, на основе которых специалист дает заключение с рекомендациями об эксплуатации конструкции. Дефекты сварного шва, выявленные при визуальном контроле и инструментальном исследовании, классифицируются на основании ряда критериев:

  • тип, размер и местоположение;
  • соответствие конструкции геометрическим параметрам и габаритам;
  • механические нагрузки, которым будет подвергаться изделие;
  • условия окружающей среды, при которых будет использоваться изделие;
  • предназначение изделия.

Основные виды дефектов сварных соединений обнаруживаются только при помощи спецоборудования. При выявлении дефектов сварных швов важно учитывать не только их тип и размер, но и количество и расположение. Поэтому только опытный специалист может оценить все имеющиеся проблемы и принять взвешенное решение по поводу возможности использования сварного соединения, даже несмотря на наличие дефекта.

Методы выявления дефектов

Для определения дефектов сварных швов применяется дефектоскопическое оборудование. Только с его помощью можно выявить скрытые виды дефектов сварки, а также отнести их к допустимым и недопустимым. Для выявления возможных дефектов сварных швов используются разные методы, которые включают осмотр шва, замеры, лабораторные исследования.

Осмотр позволяет выявить основные дефекты в металле шва, но без специальных инструментов точно определить степень отклонения от нормативов невозможно. На наличие проблем часто указывают визуально заметные дефекты формы шва.

Чтобы определить визуальные дефекты сварных швов, нужно очистить их поверхность от различных загрязнений. Электрохимическая очистка сварных швов нержавеющих сталей позволяет максимально точно определить наличие дефектов, которые нуждаются в устранении.

Сквозные дефекты сварных швов удается выявить благодаря испытаниям на герметичность. Для этого применяются методы наполнения водой, обдувания воздухом, обработки керосином.

Основные дефекты шва и сварного соединения необходимо не только обнаружить с использованием лабораторных исследований и особых методов, но и устранить. Но это возможно только в том случае, если структура материала не полностью разрушена некачественной сваркой. В противном случае заготовка будет полностью уничтожена, и придется изготавливать конструкцию заново.

Способы устранения дефектов сварных швов

Причины возникновения дефектов сварных швов различны, но все они снижают прочность и другие характеристики соединения. Дефекты сварочных соединений делятся на допустимые и недопустимые, имеют разную степень. Перед устранением дефектов рекомендуется химическая очистка сварных швов нержавейки.

Способы устранения дефектов сварных швов зависят от типа изъяна:

  • чтобы убрать прожог, вначале нужно тщательно зачистить шов, затем повторно подварить;
  • подрезы можно устранить наложением на шов тонкого наплава;
  • если имеются непровары, шов вырезается и повторно заваривается;
  • при обнаружении трещин требуется высверлить участок шва, очистить весь шов и проварить повторно;
  • окалина при сварке аккуратно удаляется, и провариваются непровары;
  • кратеры вырезаются до основания металла, после чего стык сваривается заново;
  • деформированные участки конструкции прогреваются и выравниваются;
  • если на шве имеются посторонние включения, они вырезаются;
  • дефекты электросварных швов вырезаются до основания, после чего провариваются заново.

Для устранения различных видов наружных дефектов сварных швов применяются разные методы, поэтому их классификацию и выбор оптимального метода лучше доверить специалистам.

Основные этапы и методы контроля качества сварных соединений

Чтобы свести к минимуму возможность пропустить дефект, требуется применять разные способы контроля сварки. Контроль должен включать в себя такие этапы:

  1. Подготовительный. Проверяется, сколько металла и расходных материалов потрачено.
  2. Основной. На этом этапе проверяется правильность используемого режима, работа сварного оборудования.
  3. Завершающий. Включает в себя не только визуальный осмотр, но и лабораторные испытания, использование специального измерительного оборудования.

В зависимости от классификации дефектов сварных соединений используются разрушающие и неразрушающие способы контроля. Для готовых конструкций чаще всего используются неразрушающие способы, которые не нарушают целостность готового изделия.

Разрушающий способ чаще намного эффективнее, но может применяться только для отдельных образцов, к примеру, если изготавливается большая партия продукции. Разрушающий метод исследования включает в себя механические, химические и другие виды тестов, которые приводят к нарушению целостности соединения и конструкции. Но именно такая проверка занимает меньше времени и позволяет точнее определить внутренние дефекты шва.

После сварных работ и перед проверкой может потребоваться очистка сварных швов нержавейки.

Причины возникновения дефектов сварных швов

К образованию внешних и внутренних дефектов сварочных швов чаще всего приводит:

  • использование расходных материалов низкого качества;
  • нарушение технологии;
  • применение некачественного металла;
  • проблемы со сварочным оборудованием;
  • выбор неправильного режима работы сварочного оборудования;
  • низкая квалификация сварщика.

Вне зависимости от дефектов сварных швов и причин их образования, требуется их устранение или полное переделывание детали. Аппараты для очистки сварных швов SteelGuard помогут качественно провести очистку поверхности, чтобы определить наличие дефекта и обеспечить высокие эксплуатационные характеристики сварного соединения.

Основные дефекты сварных швов и причины их возникновения


Основные дефекты сварных швов и причины их возникновения

Категория:

Сварка металлов



Основные дефекты сварных швов и причины их возникновения

Классификация дефектов. Все дефекты подразделяются на наружные, внутренние и сквозные.

К наружным дефектам относятся занижение размеров и превышение усиления сварных швов, смещение шва от оси, подрезы (рис. 1), наплывы, усадочные раковины, незаплавленные кратеры, наружная пористость, трещины, выходящие на поверхность шва или околошовной зоны. К наружным дефектам относятся также неравномерность ширины и катета шва и крупная чешуйча-тость валика.

Рис. 1. Подрезы зоны сплавления: а — стыкового, б — угловоге, в — нахлеетвчноге

К внутренним дефектам относятся газовые поры, шлаковые и металлические включения, непровары (рис. 2), трещины в металле шва и в зоне термического влияния.

Сквозные дефекты предтавляют собой свищи, прожоги и сквозные трещины.

Рис. 2. Непровары: а — корня шва, б — зоны сплавления, в — частичный и сплошной

Причин дефектов сварных швов много, основные из них — низкое качество сварочных материалов, неправильная сборка, неисправность оборудования, отклонения от технологии и низкая квалификация сварщиков. При автоматической сварке дефектов возникает, как правило, меньше, чем при ручной.

Происхождение и сущность основных дефектов сварки. Для обеспечения работы изделия стыковые швы должны иметь небольшое усиление высотой 1—2 мм. Излишнее усиление шва (более 3—4 мм) в изделии, работающем на динамическую нагрузку, приводит к концентрации напряжений и снижению работоспособности сварного соединения. Особенно опасна концентрация напряжения для легированных сталей при работе конструкций при отрицательной температуре.

Крупная чешуйчатость шва, неравномерная ширина его и наличие наплывов наблюдаются при сварке на монтаже в неудобных условиях работы.

Подрезы представляют очень серьезную опасность, так как являются концентраторами напряжений в самом слабом месте сварного соединения, где часто бывает перегретый металл. Кроме того, подрезы уменьшают рабочее сечение шва. В ответственных конструкциях даже незначительные подрезы недопустимы. Подрезы исправляются наплавкой тонкого шва.

Непровары в корне сварного соединения и между слоями многослойного шва являются концентраторами напряжений, уменьшают сплошность металла сварного соединения .и работоспособность конструкций. К этому особенно чувствительны легированные стали.

Наружная и внутренняя пористость шва образует местную концентрацию напряжений, уменьшает физическую сплошность металла и может привести к преждевременному разрушению конструкции под нагрузкой. Причиной образования пор являются газы, которые образуются в процессе плавления и остывания металла шва и не успевают выйти в шлак.

Неметаллические (шлаковые) включения снижают ударную вязкость и прочность сварного соединения. Они получаются в результате плохой зачистки кромок от окалины и ржавчины и предыдущих слоев при многослойной сварке. Наименьшее количество неметаллических включений имеет место при сварке в защитных газах. Небольшие округлые включения не опасны. При сварке вольфрамовым электродом могут образоваться вольфрамовые включения. Этот дефект по степени опасности соответствует шлаковым включениям.

Трещины (продольные и поперечные, по шву и околошовные) создают несплошность материала для силового потока и вследствие этого местную концентрацию напряжений с резким падением динамической и вибрационной прочности конструкции. В зависимости от состава и свойств сварных швов и основного металла образовавшаяся в зоне сварки трещина может распространиться на значительную длину. Трещины считают самым опасным дефектом сварки.

Влияние дефектов на снижение прочности сварных соединений.

Влияние дефекта на работоспособность сварного соединения следует рассматривать с точки зрения формы, длины и расположения его по отношению к направлению действующей силы. Более опасными являются дефекты вытянутой формы (трещины, непровары), менее опасными — дефекты округлой формы (одиночные газовые поры, шлаковые включения). Дефекты, направленные параллельно силовому потоку, менее опасны для конструкций, работающих на статическую нагрузку. Непровар величиной в 25% от толщины металла при понижении температуры до —45 °С вызывает уменьшение временного сопротивления на растяжение сварного соединения в 2 раза, пластичности — более чем в 2—4 раза. Особенно сильно уменьшается прочность сварных соединений под влиянием физической несплошности. Например, непровар стыкового шва из низкоуглеродистой стали допускается только до 5% от толщины металла, а при сварке легированных сталей — еще меньше. Одиночные поры в количестве не более 5—6 на 1 см2 сечения шва допустимы в сварных соединениях из низкоуглеродистой стали.


Реклама:

Читать далее:
Классификация видов контроля качества сварных швов и сварных изделии

Статьи по теме:

Дефекты сварных соединений – виды и способы их устранения

Что такое дефекты сварных соединений? По сути, это отклонения от требований к техническим характеристикам сварного шва, а соответственно и всей конструкции. Именно дефекты сварки снижают прочность шва и надежность сварочных стыков. Их можно разделить на несколько видов.

Виды дефектов сварных швов:

  • отклонения от размеров и формы шва;
  • изъяны микро- и макроструктуры;
  • коробление и деформация конструкций.

Содержание страницы

Отклонения от размеров шва и его формы

Размерные показатели сварочного шва определяются государственными стандартами. И у каждого вида сварки есть свой ГОСТ. К примеру, при сварке, где задействован способ плавления, дефекты сварного шва определяет неравномерная наполненность свариваемой канавки, плюс разница ширины и высоты шва на всем его протяжении. Что касается формы, то она неровная, имеются так называемые седла (впадины), бугры, структура его чешуйчатая.

Причины из возникновения при сварке ручной – это низкое качество электродов, низкая квалификация сварщика, нарушение технологии сваривания. Причины при автоматической сварке – это скачки напряжения, угол наклона подачи электрода неправильно выбран, присадочная проволока проскакивает в механизме подачи и так далее.

Если говорить о сварке давлением, то ее дефектами сварных швов выступают вмятины глубокого типа, неравномерное распределение точек вдоль сварочного шва, может произойти смещение заготовок относительно друг друга.

К дефектам нарушения формы относятся прожоги, подрезы, наплывы и незаверенные кратеры.

Наплывы

Обычно такие дефекты сварочных швов образуются, когда производится сварка заготовок, лежащих в горизонтальной плоскости. А сам сварочный процесс производится сверху. Наплыв – это затвердевший жидкий металл в виде бугорков, которые образуются в момент соприкосновения горячего расплавленного металла электрода с холодной поверхностью заготовки. Наплывы могут быть разных размеров: от маленьких капель до больших рядов, протяженных на приличную длину сварочного шва.

Причинами появления наплывов могут выступать большой ток, подающийся на электрод, длинная электрическая дуга, наклон заготовки, неправильно выбранный угол установки электрода. Как результат – трещины в сварочном шве, непровары и прочие изъяны.

Подрезы

Этот дефект представляет собой канавку (углубление) в сварочном шве, которая часто образуется при сварке около металла заготовки. Причинами могут быть большой ток и длинная дуга, которые создают перегрев самого металла, а также сварочного наполнителя. Именно состояние большой температуры становятся причиной оплавления кромки двух заготовок. Если производится сварка угловых соединений, то чаще всего причинами подреза являются неправильно устанавливаемый электрод, особенно, когда произошло смещение в сторону вертикально установленной заготовки. При этом перегрев происходит именно на вертикальной стенке стыка, здесь и образуется подрез. А вот на горизонтальной в это время образуется наплыв, потому что металл начинает стекать вниз.

При газовой сварке подрезы могут возникать только по одной причине – увеличенная мощность горелки. Необходимо отметить, что подрезы – достаточно серьезный дефект сварочного шва. Он приводит к ослаблению заготовки по толщине, а это наипервейшая причина разрушения стыка, а соответственно всей сварной конструкции.

Прожоги

Само название уже говорит за себя. На месте сварки и в свариваемых металлах по кромкам образуются отверстия. Причины:

  • большое расстояние между заготовками;
  • большой ток и мощная горелка при быстрой сварке;
  • неправильная форма кромок, очень заостренная;
  • большая продолжительность процесса на одном месте.

Чаще всего этот вид дефектов получается, когда свариваются между собой тонкие листы металлов, или когда ведется многослойная сварка и наносится первый слой.

Кратеры

Это углубления в сварном шве. Обычно этот дефект образуется при обрыве дуги. Поэтому его опытные сварщики пытаются сразу же оплавить. Это самое простое устранение дефектов сварки. Когда сварка ведется автоматическим способом, то кратер обычно появляется на выходе из шва, то есть, на выходной планке.

Есть подвид кратеров, который называется усадочной раковиной. Она образуется под воздействием усадки металла в шве. Все дело в том, что металл при остывании уменьшается в объеме.

Дефекты макроструктуры

Эти виды дефектов сварных соединений можно выявить, если увеличить структуру сварного шва в 10 раз. К этому типу изъянов относятся трещины, непровары, газовые поры, шлаковые вкрапления.

Поры образуются, когда шов быстро остывает. При этом находящиеся в его теле газообразующие элементы не успевают выйти наружу. Так происходит, когда кромки заготовок покрыты ржавчиной, пятнами масла или краски, используется флюс с повышенной влажностью, был неправильно настроен сварочный аппарат по току или газу, большое содержание углерода в свариваемых металлах и так далее.

Поры могут быть большими и маленькими, располагаться могут кучно или равномерно вдоль шва, есть поры сквозные, называемые свищами. В общем, их количество и размеры зависят от времени, за которое ванна находится в жидком состоянии. Чем дольше сварочная ванна жидкая, тем меньше пор, потому что газы успевают покинуть жидкий металл.

Шлаковые включения – это, по сути, небрежность со стороны сварщика при сварке. Значит, он плохо подготовил два соединяемых металла к сварке. На них осталась грязь, ржавчина. Если данный вид дефектов появился при многослойной сварке, то значит, сварщик плохо провел удаление шлака с предыдущих слоев.

Эти дефекты могут иметь размеры в несколько микрон или d несколько миллиметров, форма разная: от сферы до тонкой линии. Расположение – по всему телу шва.

Непровар – дефект серьезный. Получается так, что металл заготовки несплавился с металлом электрода (электросварка) или присадочной проволоки (газовая сварка). Могут несплавится между собой и слой наплавляемого металла. Причин непровара немало:

  • слишком большой ток при сварке был использован;
  • загрязнение кромок;
  • неправильно был поднесен электрод к оси шва;
  • очень маленький зазор между двумя заготовками;
  • кромки имеют слишком заостренные концы;
  • вынужденный перерыв, в процессе которого металлы остывают;
  • увеличенная скорость сварки.

Что касается трещин, то их можно разделить в зависимости от температуры их появления. То есть, холодные или горячие. Горячие появляются, когда происходит затвердевание металла, а кристаллизация начинается при температуре 1100-1300С. При этом внутри шовного металла появляются усадочные напряжения, начинают образовываться прослойки полужидкого вида. Они и становятся впоследствии трещинами. Если в наплавляемом металле содержится много водорода, углерода или кремния, то это также причина возникновения горячих трещин.

Холодные трещины образуются при температуре 100-300С. Причинами являются все те же напряжения, возникающие в теле наплавляемого металла, когда он начинает остывать. К тому же внутри сварочного шва остается водород (газ), который стремится выйти наружу. И это дополнительные напряжения. Кстати, горячие трещины на лицевой части шва не видны, они считаются внутренними. А вот холодные тут же появляются на внешней стороне шва, их хорошо видно невооруженным глазом. Это наружные дефекты сварных швов и соединений.

Есть еще два вида трещин: отпускные и ламелярные. Первые образуются уже тогда, когда сварка закончена и производятся операции по следующей обработке металлом. Вторые имеют очень интересную технологию появления. Они образуются еще при высоких температурах, но свое дальнейшее развитие получают уже в остывшем металле. Кстати, чаще всего этот вид дефекта образуется из микроскопических трещин. Оба варианта относятся к категории – внешний дефект.

Дефекты микроструктуры

К дефектам микроструктуры нужно отнести микроскопические трещины и поры, включения неметаллического типа (кислородные, нитридные), крупная зернистость структуры наплавленного металла с элементами перегревов и пережогов.

Самый опасный из всех перечисленных дефектов – пережог. При нем внутри шва появляются в большом количестве крупные зерна структуры металла, которые имеют минимальные прочностные связи между собой. Отсюда высокая хрупкость стыка. Причинами пережога являются присутствие кислорода в зоне сварки, а значит, изоляция ванны была плохой. Сюда же можно добавить высокую температуру сварочного процесса.

Допустимые и недопустимые дефекты

Понятно, что все дефекты сварных соединений негативно влияют на качество сварной конструкции. Но есть такие, при которых конструкция может эксплуатироваться без проблем, а есть те, при которых эксплуатировать ее строго запрещено.

Поэтому перед тем как определить, можно или нельзя эксплуатировать сварную конструкцию, необходимо принять во внимание все обстоятельства и факторы, влияющие на выбор.

  • Необходимо определить соответствует ли конструкция всем геометрическим и габаритным параметрам строго по проекту или чертежу.
  • Тип дефекта, его размеры и место в соединении.
  • Каким механическим нагрузкам будет подвергаться строение или сооружение. Выдержат ли их сварочные соединения.
  • Характер окружающей среды. Природные нагрузки негативно влияют на состояние сварного шва.
  • Функции, возложенные на конструкцию. То есть, один дефект может выдержать определенные нагрузки, а другие ему противопоказаны.

Определить допустимость дефектов можно только специальной аппаратурой. Поэтому рекомендуется использовать оборудование, которое по степени проверки дефекта была выше, чем номинальная допустимая величина самого изъяна. К примеру, трещину размером 3 мм нельзя измерять прибором, который определяет минимальные трещины длиною 5 мм.

Кстати, на допустимость влияют не только размеры и форма дефектов, не последнее слово за их количеством и частотой расположения.

Заключение по теме

Дефекты сварных соединений влияют на качество стыка между элементами собираемой конструкции, а значит, и на всю конструкцию в целом. Поэтому исправлению дефектов сварки придается особое внимание. Устраняться сами они не могут. Есть изъяны, которые можно легко устранить, есть, которые устранить можно, но непросто. Способы их устранения известны. А есть дефекты, которые не подлежат исправлению. Так что лучше проводить процесс грамотно. Поэтому изучайте процессы появления швов и причины их образования.

Дефекты сварных швов и соединений

ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ДЕФЕКТОВ ПРИ СВАРКЕ

КРИТЕРИИ   ОЦЕНКИ   ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ  ДЕФЕКТОВ В СВАРНЫХ  КОНСТРУКЦИЯХ

     Существующие нормы допустимых дефектов составлены главным образом из технологических возможностей произ­водства, а в ряде случаев и волевым порядком, с ссылкой на опыт эксплуатации.
     По вопросу влияния дефектов сварки (непроваров, пор, включений и т. д.) выполнено большое количество работ,  однако до настоящего” времени не удалось выработать единый подход к оценке влияния технологических дефектов на служебные характери­стики сварных конструкций, что сдерживает разработку и внедрение научно обоснованных норм по допустимым откло­нениям. Анализ результатов экспериментальных и теоретиче­ских исследований по влиянию технологических отклоне­ний (дефектов сварки) на служебные характеристики свар­ных соединений, позволяет утверждать, что при составлении нормативов по допустимым отклонениям необходимо рас­сматривать дефекты, как концентраторы и учитывать:

       1. Чувствительность сварных соединений к концентрации напряжений в зоне дефекта.
       2. Концентрацию напряжений, вызванную формой шва и дефектом.
       3. Характер действующих нагрузок.

       Критериями чувствительности сварных соединений к де­фектам являются: при переменных (вибрационных) нагруз­ках- предел выносливости, а при статических нагрузках – предел прочности. Чувствительность к дефектам-концен­траторам зависит от свойста основного металла, металла шва и технологии сварки.
      Сварные соединения низкоуглеродистой стали (автомати­ческая и ручная сварка), стали Х18Н10Т (сварка в аргоне) не чувствительны к концентрации напряжений при статиче­ских нагрузках. Сварные соединения низколегированных ста­лей, сплавов АМг-6, Д16Т- чувствительны к концентрации напряжений при статических нагрузках.
      При вибрационных нагрузках все сварные соединения чувствительны к дефектам-концентраторам.
      В сварных соединениях, чувствительных к концентрации напряжений, при определении допустимости оставления в конструкции выявленных дефектов необходимо предвари­тельно оценить влияние формы шва на механические харак­теристики сварных соединений, которая может значительно превысить влияние дефекта. Для разбраковки сварных сое­динений по результатам неразрушающего контроля предла­гается метод, предусматривающий сопоставление теоретических коэффициентов концентрации напряжений формы свар­ного шва  и выявленного по снимку или ультразвуком дефекта.
      Метод разбраковки, названный «методом концентрации напряжений», основывается на предположении, что статиче­ский и динамический характер разрушения сварных соедине­ний с технологическими концентраторами, имеющими конеч­ный радиус, в том числе и от формы шва, должен быть при­близительно идентичный для одного и того же материала, если упругие коэффициенты их одинаковые. Для материалов и’ соединений, чувствительных к концентрации напряжений, разрушение всегда начинается в точках с максимальной кон­центрацией напряжений.
       Для определения теоретического коэффициента концен­трации напряжений выявленного дефекта необходимо знать параметры дефекта. Для сферических пор концентрация на­пряжений и прочность зависит не от величины поры, а от расположения пор в сечении шва и расстояния между ними.
       Для оценки концентрации напряжений от внутренних де­фектов (пор, включений и т.д.) в общем случае требуется ре­шение объемной задачи, то есть определение объемного коэффициента концентрации. Установлено, что объемный коэффициент концентрации и влияние на прочность сварного соединения объемных дефектов заметно меньше, чем у  протяженных дефектов.
       Метод сопоставления коэффициента концентрации напря­жений применим к дефектам, имеющим конечный радиус (поры, включения) и не распространяется на такие дефекты, как непровар_и окисные пленки.
       Необходимость учета характера действующих нагрузок и формы шва при назначении норм допустимости дефектов в сварных конструкциях  подтверждается  полученными  экспериментальными данными по влиянию смещения кромок, шлаковых включений, пористости и других дефектов на прочность и выносливость сварных соединений.

Дефекты сварочных швов и причины их образования | Строительный справочник | материалы – конструкции

Все отклонения от технологических параметров, вызванные небрежностью в работе, нарушением режимов и внешними причинами, часто не зависящими от сварщика, могут привести к возникновению дефектов в сварочном шве и околшовной зоне, попадающей в область термического воздействия. К дефектам приводит и нарушение технологических приемов как самого процесса сварки, так и некачественная подготовка, неисправность оборудования, отклонения от норм качества сварочных материалов, влияние погодных условий, низкая квалификация сварщика.

Возникновение дефектов часто связано с металлургическими и тепловыми явлениями, возникающими в процессе образования сварочной ванны и ее кристаллизации (горячие и холодные трещины, поры, шлаковые включения и т.д.; Эти дефекты снижают прочность и надежность сварного соединения, его герметичность и коррозионную стойкость. Все это может оказать значительное влияние на эксплуатационные возможности всей конструкции и даже вызвать ее разрушение.

Дефекты сварочных швов могут быть наружными и внутренними.

Наружные дефекты сварочных швов

К наружным дефектам сварных швов (рис.1) относят нарушение размеров и формы шва, подрезы и другие отклонения, которые могут быть обнаружены при внешнем осмотре сварного соединения.

Нарушение формы и размеров сварного шва чаще всего вызваны колебаниями напряжения в электрической сети, небрежностью в работе или низкой квалификацией сварщика, проявляющейся в неправильном выборе режимов, неточном направлении электрода и методике его перемещения. Дефекты проявляются в неодинаковой ширине сварочного шва по его длине, в неравномерности катета угловых швов, чрезмерной выпуклости и резких переходах от основного металла к наплавленному. Отклонения от размеров и формы сварного соединения, проявляющиеся в угловых швах, связаны с неправильной подготовкой кромок, неравномерной скоростью сварки, а также с несвоевременным контрольным обмером шва. При автоматической и полуавтоматической сварке эти дефекты чаще всего связаны с колебаниями напряжения, проскальзыванием проволоки в подающих роликах, нарушениями режимов сварки.

Непровар — местное отсутствие сплавления между свариваемыми элементами, между основным и наплавленным металлом или отдельными слоями шва при многослойной сварке. Причинами непровара являются некачественная подготовка свариваемых кромок (окалина, ржавчина, малый зазор, излишнее притупление и т.д.), большая скорость сварки, смещение электрода с оси стыка, недостаточная сила тока. В результате непровара снижается сечение шва и возникает местная концентрация напряжений, что в конечном итоге снижает прочность сварного соединения. При вибрационных нагрузках даже мелкие непровары могут снижать прочность соединения до 40%. Большие непровары корня шва могут снизить прочность до 70%. Поэтому если непровар превышает допустимую величину, участок шва подлежит удалению с последующей переваркой.

Подрез — дефект, наиболее часто встречающийся при сварке. Он выражен в виде углубления по линии сплавления сварного шва с основным металлом. В результате подреза происходит местное уменьшение толщины основного металла, что приводит к снижению прочности. Особенно опасен подрез в случаях, когда он расположен перпендикулярно действующим рабочим напряжениям. Подрез возникает обычно при повышенном напряжении дуги с завышенной скоростью сварки, когда одна из кромок проплавляется глубже, жидкий металл стекает на горизонтальную плоскость и его не хватает для заполнения канавки. При сварке угловых швов подрезы возникают в основном из-за смещения электрода в сторону вертикальной стенки, что вызывает значительный разогрев, плавление и стекание металла на горизонтальную полку. В стыковых швах подрезы образуются при сварке на больших токах и при неправильном положении присадочного материала. К подрезу могут привести увеличенные углы разделки кромок. Этот дефект обнаруживается визуально и при отклонениях выше установленной нормы полежит переварке с предварительной зачисткой. Подрезы небольшой протяженности, ослабляющие сечение шва не более чем на 5% в конструкциях, работающих под действием статических нагрузок можно считать допустимыми. В конструкциях, работающих на выносливость, подрезы недопустимы.

Наплыв — проявляется в виде натекания металла шва на поверхность основного металла без сплавления с ним. Наплывы резко изменяют очертания швов и тем самым снижают выносливость констукции. Причиной этого дефекта может стать пониженное напряжение дуги, наличие окалины на свариваемых кромках, медленная сварка, когда появляются излишки расплавленного присадочного металла. Чаще всего наплывы возникают при сварке горизонтальных швов на вертикальной плоскости. При сварке кольцевых поворотных стыков наплывы могут возникать при неправильном расположении электрода относительно оси шва. Наплывы большой протяженности недопустимы.

Прожог — сквозное проплавление обычно возникает из-за большого тока при малой скорости сварки. Проявляется он в виде сквозного отверстия в сварочном шве, которое возникает в результате утечки сварочной ванны. При многослойной сварке прожог возникает в процессе выполнения первого прохода шва. Причинами прожога могут стать – завышенный зазор между свариваемыми кромками, недостаточная толщина подкладки или неплотное ее прилегание к основному металлу, что создает предпосылку для утечки сварочной ванны. Прожог может образоваться при внезапной остановке подачи защитного газа. При сварке поворотных кольцевых стыков прожоги вызываются неправильным расположением электрода относительно зенита. Дефект обнаруживается визуально и переваривается после предварительной зачистки. Ожоги вызываются попаданием жидкого металла на участки, которые находятся вне сварного шва.

Незаваренный кратер — дефект сварного шва, который образуется в виде углублений в местах резкого отрыва дуги в конце сварки. В углублениях кратера могут появляться усадочные рыхлости, часто переходящие в трещины. Кратеры обычно появляются в результате неправильных действий сварщика. При автоматической сварке кратер может появляться в местах выводных планок, где обрывается сварочный шов. Кратеры часто являются причиной начала развития трещин и поэтому недопустимы. Их зачищают и заваривают.

Поверхностное окисление — окалина или пленка оксидов на поверхности сварного соединения. Поверхностное окисление зависит от плохой защиты сварочной ванны, качества подготовки свариваемых кромок, неправильной регулировки подачи защитного газа, его составом, большим вылетом электрода.

Свищ — воронкообразное углубление в сварочном шве, развивающееся из раковины или большой поры. Причиной развития свища чаще всего является некачественная подготовка поверхности и присадочной проволоки под сварку. Дефект обнаруживается визуально и подлежит переварке.

Рис. 1 Наружные дефекты сварных швов, выявляемые внешним осмотром: А — подрез; Б — наплыв; В — прожог; Г — незаваренный кратер; Д —свищ. Рис. 2. Трещины в сварном шве и околошовной зоне: А — продольная горячая трещина; Б — холодная трещина в околошовной зоне.

Внутренние дефекты сварочных швов

Трещины бывают холодные и горячие (рис. 2). Трещины могут быть как наружными, так и внутренними. Это самые опасные дефекты сварного соединения, часто приводящие к его разрушению. Проявляются они в виде разрыва в сварном шве или в прилегающих к нему зонах. Сначала трещины образуются с очень малым раскрытием, но под действием напряжений их распространение может быть соизмеримо со скоростью звука, в результате чего происходит разрушение конструкции. Причинами образования трещин являются большие напряжения, возникающие при сварке. Чаще всего трещины проявляются при сварке высокоуглеродистых и легированных сталей в результате быстрого охлаждения сварочной ванны. Вероятность появления трещин увеличивается при жестком закреплении свариваемых деталей.

Горячие трещины — появляются в процессе кристаллизации металла при температурах 1100 —1300°С вследствие резкого снижения пластических свойств и развития растягивающих деформаций. Появляются горячие трещины на границах зерен кристаллической решетки.  Появлению горячих трещин способствует повышенное содержание в металле шва углерода, кремния, водорода, никеля, серы и фосфора. Горячие трещины могут возникать как в массиве шва, так и в зоне термического влияния. Распространяться горячие трещины могут как вдоль, так и поперек шва. Они могут быть внутренними или выходить на поверхность.

Холодные трещины — возникают при температурах ниже 120°С, то есть сразу после остывания сварочного шва. Кроме того, холодные трещины могут возникнуть и через длительный промежуток времени. Причиной появления холодных трещин являются сварочные напряжения, возникающие во время фазовых превращений, приводящих к снижению прочностных свойств металла. Причиной появления холодных трещин может стать растворенный атомарный водород, не успевший выделиться во время сварки. Причинами попадания водорода могут служить непросушенные швы или сварочные материалы, нарушения защиты сварочной ванны.

Поры — представляют собой полости внутри шва, заполненные не успевшим выделиться газом (в первую очередь водородом). Они могут быть округлой или вытянутой формы, а их размеры зависят от размеров пузырьков образовавшихся газов. Поры могут быть одиночными или развиваться целой цепочкой вдоль сварочного шва. Основными причинами появления пор являются: присутствие вредных примесей в основном или присадочном металлах, ржавчина или другие загрязнения, не удаленные со свариваемых кромок перед сваркой. Повышенное содержание углерода также способствует появлению пор. Поры могут появляться при нарушениях защиты сварочной ванны, повышенной скорости сварки. Основной причиной появления пор при сварке плавящимся электродом является отсыревшее покрытие. Одиночные поры не опасны, но их цепочка влияет на прочность сварного соединения.  Участок сварочного шва, в котором присутствуют поры, подлежит переварке предварительной механической зачисткой.

Шлаковые включения — это дефекты сварного шва, выраженные в наличии полостей, заполненных не успевшим всплыть шлаком. Образование шлаковых включений происходит при некачественной подготовке свариваемых кромок и присадочного материала, завышенной скорости сварки или плохой защите ванны. При сварке в защитных газах шлаковые включения встречаются редко. Шлаковые включения могут иметь размер до нескольких десятков миллиметров и поэтому являются очень опасными. Участок шва, на котором шлаковые включения превышают допустимые нормы, подлежит вырубке переварке.

Вольфрамовые включения — возникают при нарушении защиты сварочной ванны при сварке неплавящимся вольфрамовым электродом. Кроме этого вольфрамовые включения возникают при коротких замыканиях или завышенной плотности тока. Особенно часто встречаются вольфрамовые включения при сварке алюминия и его сплавов, в которых вольфрам нерастворим.

Оксидные включения — образуются в результате образования труднорастворимых тугоплавких пленок. Чаще всего они возникают вследствие значительных поверхностных загрязнений или при нарушениях защиты сварочной ванны. Являясь прослойкой в массиве шва, оксидные включения резко снижают прочность сварного соединения могут привести к его разрушению под приложенной в процессе эксплуатации нагрузкой.

Неразрушающий контроль сварных соединений

03.10.2016

Неразрушающий контроль сварных соединений – очень важная процедура в таких отраслях, как строительство и эксплуатация трубо- и газопроводов. Качество сварных швов, при помощи которых трубы соединяют в трубопроводы, может оказать существенное влияние на продолжительность и безопасность эксплуатации всей магистрали.

Наиболее распространенными дефектами сварного соединения являются:

  • Наплыв. Возникают при попадании расплава на пришовную зону, когда расплавленный металл натекает на основной, но не образует с ним гомогенного соединения. Могут быть в виде отдельных капель, а могут иметь продолговатую структуру. Сопровождаются неравномерным, некачественным проваром металла шва, а также приводят к появлению трещин. Устраняются срезанием с проверкой наличия непровара в этом месте.
  • Подрез. Канавки в металле на границе сварного шва, в месте перехода “основной металл-сварной шов”. Подрезы уменьшают сечение шва, что в дальнейшем приводит к появлению избыточных напряжений и способно привести к появлению внешних и внутренних трещин. Чаще всего этот дефект образуется в горизонтальных швах. Устраняют его наплавкой тонкого шва по линии подреза.
  • Прожог. Сквозное проплавление и вытекание металла из сварочной ванны через сквозное отверстие в шве. Причинами появления таких дефектов служат – низкая скорость сварки, увеличенный зазор между торцами труб при их сваривании и превышение силы сварочного тока. Исправляют дефект зачисткой и последующей заваркой.
  • Непровар. Непровары – это локальные несплавления наплавленного металла с основным, или слоев шва между собой. К этому дефекту относят и незаполнение сечения шва. Непровары существенно снижают прочность шва и могут явиться причиной разрушения конструкции. Дефект возникает из-за заниженного сварочного тока, неправильной подготовки кромок, излишне высокой скорости сварки, наличия на кромках свариваемых деталей посторонних веществ (окалины, ржавчины, шлака) и загрязнений. При исправлении нужно вырезать зонунепровара и заварить её.
  • Кратер. Это дефекты в виде углубления, возникающего в результате обрыва сварочной дуги. Кратеры снижают прочность шва из-за уменьшения его сечения. В них могут находиться усадочные рыхлости, способствующие образованию трещин. Кратеры надлежит вырезать до основного металла и заварить.
  • Инородные включения. Включения могут состоять из различных веществ – шлака, вольфрама, окислов металлов и пр. Шлаковые включения образуются тогда, когда шлак не успевает всплыть на поверхность металла и остается внутри него. Это происходит при неправильном режиме сварки (завышенной скорости, например), плохой зачистке свариваемого металла или предыдущего слоя при многослойной сварке.Вольфрамовые включения возникают при сварке вольфрамовым электродом, окисные – из-за плохой растворимости окислов и чрезмерно быстрого охлаждения.Все виды включений уменьшают сечение шва и образуют очаг концентрации напряжения, снижая тем самым прочность соединения. Дефект устраняют вырезкой и завариванием.
  • Пористость. Полости, заполненные газами, возникающие из-за интенсивного газообразования внутри металла, при котором газовые пузырьки остаются в металле после его затвердевания. Размеры пор могут быть микроскопическими или достигать нескольких миллиметров. Нередко возникает целое скопление пор в сочетании со свищами и раковинами.
  • Перегрев и пережог металла. Пережог и перегрев возникают из-за чрезмерно большого сварочного тока или малой скорости сварки. При перегреве размеры зерен металла в шве и околошовной зоне увеличиваются, в результате чего снижаются прочностные характеристики сварного соединения, главным образом – ударная вязкость. Перегрев устраняется термической обработкой изделия. Пережог представляет собой более опасный дефект, чем перегрев. Пережженный металл становится хрупким из-за наличия окисленных зерен, обладающих малым взаимным сцеплением. Причины пережога те же самые, что и перегрева, а кроме этого еще и недостаточная защита расплавленного металла от азота и кислорода воздуха. Пережженный металл необходимо полностью вырезать и заварить это место заново.
  • Свищ. Воронкообразное углубление в сварочном шве, развивающееся из раковины или большой поры. Причиной развития свища чаще всего является некачественная подготовка поверхности и присадочной проволоки под сварку. Дефект обнаруживается визуально и подлежит переварке.
  • Поверхностное окисление. Окалина или пленка оксидов на поверхности сварного соединения. Поверхностное окисление зависит от плохой защиты сварочной ванны, качества подготовки свариваемых кромок, неправильной регулировки подачи защитного газа, его составом, большим вылетом электрода.
  • Трещины. Трещины можно отнести к наиболее опасным видам дефектов. Они могут появиться в любой точке сварочной зоны (включая пришовную область металла) и иметь любое направление (продольное и поперечное). По своим размерам они подразделяются на микротрещины и трещины. Такой дефект вызывается как неправильными условиями кристаллизации расплава, так и превышением концентрации углерода, серы и фосфора в сварочной ванне. Трещины заметно влияют на все основные параметры сварных соединений трубопроводов.

Методы неразрушающего контроля сварных соединений

Учитывая такое разнообразие дефектов, возникающих при сварке, способы контроля тоже могут существенно различаться.

Все сварные дефекты глобально можно разделить на внешние и внутренние, и если для контроля внешних дефектов чаще всего достаточно использования ВИК (визуально-измерительного контроля), то внутренние дефекты можно контролировать радиографическим или ультразвуковыми методами.

  • Визуально-оптический контроль – это один из методов неразрушающего контроля оптического вида. Он основан на получении первичной информации об объекте при визуальном наблюдении или с помощью оптических приборов. Это органолептический контроль, т.е. воспринимаемый органами чувств (органами зрения) ГОСТ 23479-79 “Контроль неразрушающий. Методы оптического вида” устанавливает требования к методам контроля оптического вида. Визуальный метод контроля позволяет обнаруживать несплошности, отклонения размера и формы от заданных более 0,1 мм при использовании приборов с увеличением до 10х. Визуальный контроль, как правило, производится невооруженным глазом или с использованием увеличительных луп 2х до 7х. В сомнительных случаях и при техдиагностировании допускается увеличение до 20х.
  • Радиационный вид неразрушающего контроля в соответствии с ГОСТ 18353-79 делится на методы: радиографический, радиоскопический, радиометрический. Радиографический метод контроля основан на преобразовании радиационного изображения контролируемого объекта в радиографический снимок. Требования к радиографическому контролю регламентированы ГОСТ 7512-82 “Контроль неразрушающий. Сварные соединения. Радиографический метод”.
    Перейти к выбору приборов для радиографического контроля
  • Данный метод относится к акустическому виду неразрушающего контроля (ГОСТ 55724-2013 “Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Методы ультразвуковые”), применяется при толщине металла шва не менее 4 мм. Он основан на использовании ультразвуковых волн, представляющих собой упругие колебания материальной среды с частотой выше 0,5-0,25 МГц (выше той, которую способны воспринимать слуховые органы человека). В этом методе контроля используется способность ультразвуковых волн отражаться от границы раздела двух сред, обладающих разными акустическими свойствами. Когда при прохождении через сварной шов ультразвуковые волны встречают на своем пути дефекты (трещины, поры, шлаковые включения, расслоения и т. д.), они отражаются от границы раздела металл–дефект и могут быть зафиксированы при помощи специального ультразвукового дефектоскопа.
    Перейти к выбору приборов для ультразвуковой дефектоскопии
  • Капиллярный контроль. Капиллярный контроль сварных соединений применяется для выявления наружных (поверхностных и сквозных) дефектов в сварных швах и прилегаюших зонах термического влияния.
    Такой способ проверки позволяет выявлять такие дефекты, как горячие и холодные трешины в сварных швах, непровары, поры, раковины и некоторые другие.

    • Перейти к выбору приборов для капиллярного контроля
К списку статей

9 Различные типы дефектов сварки [Причины, способы устранения] PDF

В этой статье вы узнаете, что такое Дефекты сварки ? Как они появляются ? Каковы причины дефектов сварки и способы их устранения? в конце загрузите PDF-файл этой статьи.

Что такое дефект сварки?

Дефекты сварки  образованы при сварочных работах из-за слабой или некачественной техники, используемой неопытными или неподготовленными сварщиками, или из-за структурных проблем при сварочных работах.

Или, можно сказать, в процессе сварки размер и форма металлической конструкции меняются. Это может быть связано с неправильным процессом сварки или применением неправильной процедуры сварки.

Идеальный сварной шов или хороший сварной шов должен иметь хорошее проплавление и достаточное плавление между присадочным металлом и подготовкой кромки.

Вы также можете прочитать о различных процессах сварки, таких как плазменная дуговая сварка, лазерная сварка, контактная сварка, газовая сварка и дуговая сварка, которые вы можете проверить, нажав на них.

В этой статье давайте обсудим виды сварочных дефектов, которые появляются при сварке.

Типы сварки дефектов

Ниже приведены типы сварки дефектов:

  1. пористость и дымящиеся
    1. Weld Crack
    2. Неполное Fusion
    3. Неполное включение
    4. Неполное проникновение
    5. Неполное проникновение
    6. Spatter
    7. Искажение
    8. Горячая слеза

    #1 Пористость и дыхало

    Пористость — это группа маленьких пузырьков, а дыхало — это относительно большие скрытые отверстия или поры.В основном они вызваны захваченными газами. Пористость возникает из-за загрязнения металла шва.

    Причины и способы устранения пористости
    Причины пористости Способы устранения пористости
    Использование недостаточного электрода-раскислителя. Выбор подходящих электродных и присадочных материалов.
    Слишком большой расход газа. Проверка расходомера газа и обеспечение его необходимой адаптации с соответствующими настройками давления и расхода.
    Использование большей дуги. Убедитесь, что расстояние по дуге правильное.
    Наличие влаги в процессе. Очистка металла перед началом процесса сварки.
    Неподходящая газовая защита. Уменьшение скорости сварки позволит выйти газу.
    Грязная рабочая поверхность, т.е. наличие окалины, ржавчины, масла, жира и т. д. на рабочей поверхности. Индивидуальная очистка и предотвращение попадания загрязнений в зону сварки.

    #2 Подрез

    Подрез при сварке образует несовершенство, это образование канавок в носке шва, что уменьшает толщину поперечного сечения основного металла. В результате этого сварной шов и заготовка ослабевают.

    Причины и средства устранения недорезов
    Причины недорезов Средства устранения подрезов
    Использование подходящего угла наклона электрода с передачей большего количества тепла к более толстым компонентам.
    Из-за слишком высокой скорости сварки. Уменьшение скорости перемещения электрода, но не слишком медленное.
    Использование некачественных методов сварки. Применение многопроходной техники.
    Использование неправильной газовой защиты и присадочного металла. Выбор защитного газа с правильной структурой для свариваемого материала.
    Слишком большой сварочный ток. При приближении к тонким участкам и свободным краям используйте соответствующий поток для их уменьшения.
    Использование электродов большего диаметра. Уменьшение длины дуги.

    #3 Трещина сварки

    Это наиболее опасные виды дефектов сварки. Практически не допускается всеми стандартами в производстве. Он может появиться на поверхности, в металле шва или в зоне воздействия сильного тепла.

    Существуют различные типы трещин, возникающие при сварке, в зависимости от температуры.

    1. Горячие трещины

    Горячие трещины возникают в процессе сварки или в процессе кристаллизации сварного соединения. Температура в этой точке может превышать 10000С.

    2. Холодные трещины

    Эти трещины появляются после создания сварного шва и снижения температуры металла. Они также могут быть изготовлены через несколько часов или дней после сварки стали. В основном это происходит, когда деформация производится в стальной конструкции.

    3. Кратерные трещины

    Эти трещины появляются в конце процесса сварки до того, как оператор завершит сварку соединения. Обычно их делают ближе к концу процесса.

    При охлаждении и замерзании сварочной ванны объем сварного шва должен быть достаточным для преодоления усадки металла. В противном случае образуется кратерная трещина.

    Причины и способы устранения трещин в сварных швах
    Причины возникновения трещин в сварных швах Средства устранения трещин в сварных швах
    0 90 при сварке водородом черных металлов. Использование подходящих металлов.
    Применение низкого тока с высокой скоростью сварки. Использование подходящей скорости и тока сварки.
    Плохая концепция дизайна. Использование правильной концепции дизайна.
    Отсутствие предварительного нагрева перед началом сварки. Предварительный подогрев металла перед началом сварки.
    Загрязнение основного металла. Очистка поверхности металла перед сваркой.
    Затвердевание остаточного напряжения из-за усадки. Обеспечивает хорошее охлаждение зоны сварки.
    Высокое содержание серы и углерода в металле. Использование правильной смеси серы и углерода в металле.
    Неправильное заполнение кратера при сварке. Убедитесь, что кратер правильно заполнен, чтобы предотвратить появление трещин.

    #4 Неполное сплавление

    Эти типы дефектов сварки возникают, когда не хватает подходящего сплавления между металлом и сварным швом.Он также может быть виден между соседними валиками сварного шва. Это создает зазор внутри соединения, который не заполнен расплавленным металлом.

    Причины и средства защиты неверного Fusion
    Причины неверных Fusion 1 Средства правовой защиты от неверных Fusion
    Загрязнение металлической поверхности. Очистка зоны сварки поверхности металла перед сваркой.
    С низким подводом тепла. Использование надлежащего подвода тепла для сварки.
    Диаметр электрода не соответствует толщине свариваемого материала. Использование электрода правильного диаметра, соответствующего толщине свариваемого материала.
    Неправильный угол электрода. Убедитесь, что угол наклона электрода подходит для сварки.
    Слишком высокая скорость движения. Уменьшение скорости движения дуги.
    Сварочная ванна очень большая и движется впереди дуги. Убедитесь, что используемая сварочная ванна соответствует движению дуги.

    #5 Шлаковые включения

    Шлаковые включения – это дефекты сварки, обычно видимые в сварных швах. Шлак представляет собой опасное вещество, образующееся в результате сварки электродом, дуговой сварки под флюсом и дуговой сварки под флюсом.

    Это может произойти, когда флюс, представляющий собой твердый защитный материал, наносимый при сварке, плавится в сварном шве или на поверхности зоны сварки.Включение шлака снижает прочность соединения и, следовательно, делает его более слабым.

    Причины и способы устранения шлакового включения
    Причины шлакового включения Средства устранения шлакового включения
    0 90 С помощью проволочной щетки очистка поверхности сварного шва перед нанесением следующего слоя.
    Из-за неправильного угла наклона электрода. Регулировка угла наклона электрода.
    Слишком низкий сварочный ток. Увеличение плотности тока.
    Недостаточно места для ванны расплавленного металла сварного шва. Изменение конструкции соединения для обеспечения достаточного пространства для надлежащего использования ванны расплавленного металла сварного шва.
    Возможно охлаждение очень быстрое. Уменьшение скорости быстрого охлаждения.
    Очистка металла может быть неправильной. Надлежащая очистка металла перед сваркой.
    Скорость сварки высокая. Снижение скорости сварки.

    #6 Неполное проплавление

    В этих типах дефектов сварки проплавление определяется как расстояние от самой верхней поверхности базовой пластины до максимального размера сварного шва.

    Неполный провар происходит, когда металлическая канавка заполнена не полностью, что означает, что металл шва не полностью распространяется по толщине соединения.

    Приз и средние средства неполного проникновения
    0 Средства неполного проникновения
    Было слишком много места между металлом, с которым вы сварка. Убедившись, что поверхность гладкая.
    Вы перемещаете буртик слишком быстро, что не позволяет достаточному количеству металла накопиться в соединении. Уменьшение скорости движения дуги.
    Вы используете очень малую силу тока, в результате чего сила тока недостаточна для плавления металла. Выбор приемлемого сварочного тока.
    Использование неподходящих соединений. Улучшение конструкции соединения.
    Неправильное положение электрода. Убедитесь, что положение электрода очень точное.
    Использование электрода большего диаметра. Необходимо использовать электроды подходящего диаметра, подходящего для вашей сварки.

    #7 Брызги

    Брызги представляют собой мельчайшие частицы металла, которые выбрасываются из дуги во время сварки и скапливаются на основном металле по всей длине сварного шва. Это особенно часто случается при дуговой сварке газ-металл.

    Причины и средства устранения разбрызгивания
    Причины разбрызгивания Средства устранения разбрызгивания
    Загрязнение поверхности металла. Очистка металлических поверхностей перед сваркой.
    Рабочий угол электрода значительно более жесткий. Уменьшение длины дуги и увеличение угла электрода.
    Использование слишком высокого амперного тока и слишком низкого напряжения. Использование правильной полярности с регулировкой сварочного тока.
    Использование дуги большего размера и мокрого электрода. Убедитесь, что используются правильные дуга и электрод в соответствии со сваркой.

    #8 Деформация

    Деформация – это разница в размере и местоположении между положениями двух металлических пластин до и после сварки из-за температурного класса, присутствующего в нескольких точках вдоль сварных швов.

    Или, другими словами, вы можете сказать, что искажение происходит из-за неравномерного растяжения и уменьшения металла шва, и что все виды искажения увеличиваются с количеством наплавок металла.

    Причины и способы устранения искажений
    Причины искажений Способы устранения искажений
    Использование неправильных порядков сварки. Убедитесь, что используется правильный порядок сварки.
    Использование большого количества проходов электродами малого диаметра. Использование соответствующего количества проходов сварки.
    Из-за высоких остаточных напряжений в свариваемом листе. Убедитесь, что вы используете соответствующее количество металла сварного шва в соответствии с требованиями соединения. Это уменьшит силу сжатия.
    Из-за низкой скорости движения дуги. Поддержание скорости движения дуги.
    Не использовать какой-либо измерительный инструмент для измерения. При необходимости можно использовать измерительный инструмент, чтобы точность размеров была точной.
    Слишком много времени уходит на процесс сварки. Уменьшение времени процесса сварки, чтобы объем вокруг металла даже не расширялся.

    #9 Горячий разрыв

    При этих типах дефектов сварки в наплавленном металле начинают развиваться трещины с близлежащей кромки, что приводит к затвердеванию трещины.

    Из-за разрыва границ зерен металла шва до его застывания, когда металл еще находится в пластическом состоянии.Поэтому его также называют растрескиванием при затвердевании.

    Причины и способы устранения горячего разрыва
    Причины горячего разрыва Способы устранения горячего разрыва
    Толщина электрода может быть неправильной. Использование электрода правильной толщины в соответствии со свариваемым основным металлом.
    Не используется подходящий сварочный ток. При необходимости используйте подходящий сварочный ток.
    Это связано с неправильным выбором материалов. Использование подходящего материала для электрода.

    Скачать PDF этой статьи

    Я надеюсь, что развеял все ваши сомнения по поводу « Типы дефектов сварки ». Если у вас есть еще какие-либо сомнения по этой теме, вы можете в комментариях.

    Вот и все, спасибо за прочтение. Если вам понравилась наша статья, поделитесь ею с друзьями.

    Наконец, подпишитесь на нашу рассылку, чтобы получать уведомления о наших новых статьях.

    Узнайте больше о сварке в нашем блоге:

    1. В чем разница между сваркой TIG и MIG и получите PDF бесплатно
    2. Как работает подводная сварка? Скачать PDF бесплатно
    3. Как работает электронно-лучевая сварка? Изображения и PDF-файлы

    Наиболее распространенные дефекты сварки: причины и способы устранения

    Дефекты сварки

    Дефект сварки — это любой признак сварного шва, который может поставить под угрозу качество сварного шва.Дефект сварки может быть принят или отклонен в зависимости от трех факторов: типа, размера и местоположения дефекта/несплошности. Все сварные швы содержат элементы или разрывы. Только когда разрыв превышает соответствующий стандарт приемки, он становится дефектом.

     

    Разница между несплошностью сварного шва и дефектом

    Несплошность сварного шва (также известная как несовершенство сварного шва) представляет собой любое нарушение нормального течения конструкции в имеющемся сварном соединении. Это может быть либо в металле сварного шва, либо в соседнем основном металле.Прерывание может быть обнаружено в физических, механических или металлургических характеристиках материала или сварного соединения.

    Неоднородности могут быть определены как неровности, образовавшиеся в данном металле сварного шва из-за неправильной или неправильной схемы сварки и т. д. Неоднородность может отличаться от желаемой формы, размера и предполагаемого качества сварного шва. Они могут возникать как снаружи, так и внутри металла сварного шва. Некоторые неоднородности могут не вызывать отбраковки, если они не выходят за допустимые пределы, указанные в применимых правилах или стандартах.

    Как только несплошность или группа несплошностей превышают пределы, указанные в применимых правилах или стандартах, они становятся дефектом сварки. При обнаружении дефекта сварки должно быть произведено соответствующее его устранение.

     

    Классификация несплошностей

    Несплошность может быть классифицирована как внутренняя или внешняя в зависимости от их расположения на сварном шве. Кроме того, они могут быть классифицированы как объемные или плоские в зависимости от их размера, формы и ориентации.

    Внутренние несплошности

    Это несплошности, которые расположены внутри сварного шва и не выходят на поверхность сварного шва. Эти разрывы не могут быть обнаружены при визуальном осмотре и некоторых видах неразрушающего контроля, таких как цветная дефектоскопия. К этой категории относятся такие дефекты, как твердые включения, внутренние полости и несплавления. Эти разрывы могут быть обнаружены только методами неразрушающего контроля, такими как рентгенографический контроль (RT) и ультразвуковой контроль (UT).

    Внешние несплошности

    Как следует из названия, эти несплошности находятся на поверхности сварного соединения, которые могут быть обнаружены с помощью визуального осмотра и/или других методов неразрушающего контроля, таких как жидкие пенетранты (DPI) и магнитопорошковая дефектоскопия (MPI).

    Объемные несплошности

    Трехмерные (имеют длину, ширину и толщину), такие как шлаковые включения и пористость.

    Плоские разрывы

    Это двумерные, то есть лежащие в одной плоскости, такие как несплавления и трещины.

     

    Типы дефектов

    Существует несколько типов дефектов сварного шва, которые могут подпадать под разные классификации в зависимости от их расположения, размера и формы в конкретном случае. Мы можем разделить дефекты сварки на следующие основные категории;

    0
  2. включения
  3. Отсутствие Fusion
  4. DOUSE
  5. undercut
  6. under-fill
  7. under-fill
  8. трещины
  9. избыточное усиление и превышение проникновения
  10. превышение проникновения
  11. Механические повреждения

    12. включения

    твердые инородные тела, попавшие во время сварки.Это может быть металлическое включение, такое как вольфрам, медь или другой металл, или шлаковое включение, которое может быть линейным, изолированным или сгруппированным. Это также могут быть неметаллические включения, такие как сульфиды и оксиды, которые являются продуктом химических реакций, физических воздействий и загрязнений, возникающих при сварке. Дефекты включения обычно носят внутренний и объемный характер. Чаще всего они вызваны неправильными параметрами сварки, неправильным обращением оператора с электродом, неправильной межпроходной очисткой или неправильным хранением расходных материалов.

    Slag Inclusion

    1

    Внутренний шлак

    Отсутствие слияния и неполное проникновение

    Отсутствие слияния является еще одним серьезным дефектом сварки что может произойти в результате;

    • Непровар между металлом шва и основным металлом в корне шва, когда требуется полное проплавление сварной шов
    • Недостаточное проплавление между соседними слоями металла шва при многопроходных сварных швах

    Обычно обнаруживается в сварных швах, где использовались неправильные параметры сварки и где были неправильные манипуляции с электродом от сварщика.Неправильный дизайн и подгонка сустава также могут привести к проблемам со сращением.

    Непровар корня двойной фаски

     

    Непровар

     

    Пористость

    Пористость и другие полости, такие как червоточины и дыхала, вызваны захватом газов в сварном шве. Они классифицируются как внутренние и объемные дефекты.

    Пористость может быть;

    • Линейная – линия газовых пор, по существу параллельная оси сварного шва
    • Локализованная – изолированная группа газовых пор
    • Поверхностные поры – газовая пора/поры, которые нарушают поверхность сварного шва, равномерно распределенная пористость
    • Ряд газовых пор, распределенных практически беспорядочно, но равномерно по всему металлу сварного шва или червоточине
    • Продолговатая или трубчатая газовая полость в металле сварного шва масла, краски и ржавчина

     

    Поры на поверхности

     

    Пористость

     

    Подрез

    Подрез – это локальное уменьшение участка наплавленного металла вдоль основного металла.Это происходит на кромке сварного шва или на поверхности сплавления многопроходных швов. Они являются внешними и могут быть непрерывными или прерывистыми. Как правило, вызвано слишком высоким сварочным током, слишком высокой скоростью перемещения или неправильной техникой оператора.

     

    Подрез

     

    Подрез

     

    Недостаточное заполнение

    Недозаполнение представляет собой продольную сплошную или прерывистую недостаточную область на поверхности сварного шва, расположенную ниже прилегающей поверхности основного металла сварить металл.Это внешнее явление, которое легко обнаружить при визуальном осмотре. Высокие скорости сварки и высокие тепловложения могут привести к недоливу.

    Недостаточное заполнение

     

    Непрерывное недостаточное заполнение

     

    Трещины

    Это наиболее серьезные дефекты сварки, поскольку они могут легко привести к разрушению сварной конструкции. В зависимости от направления трещины в сварном шве ее можно классифицировать как продольную или поперечную. Продольный, когда направление параллельно сварному шву, и поперечный, когда направление проходит поперек сварного шва или под углом 90 градусов.Другой тип трещины — кратерная трещина, которая может иметь звездообразную форму. Обычно это происходит на конце сварного шва. Трещины плоские и могут быть внутренними или внешними. Трещины могут иметь различные причины в зависимости от типа трещины. Кратерные трещины могут быть вызваны неправильным прекращением дуги и высокими сварочными токами, тогда как осевые трещины могут быть вызваны чрезмерным ограничением шва, соотношением глубины и ширины проходов или неправильным выбором расходных материалов.

     

    Продольная трещина

     

    Трещины

     

    Избыточное усиление или проплавление одна сторона сустава.


    Для галтелей – превышение металлом шва над указанным размером галтели, включая толщину шва.
    Избыточное армирование/проникновение может быть вызвано чрезмерным током, слишком низкой скоростью перемещения и неправильной посадкой соединения.

     

    Избыточное армирование

     

    Избыточное армирование/проникновение

     

    Нахлест/нахлест

    Металл сварного шва на кромке сварного шва, который не сплавлен с основной металлической поверхностью, но не сплавлен с ней.Как правило, вызвано низкой скоростью перемещения и неправильным углом наклона резака.

     

    Накат на угловом шве

     

    Накат на стыковом шве

     

    Механические повреждения сварка, зачистка или обработка. Это может быть вызвано неправильным использованием шлифовальных машин, молотков, отбойных молотков и т. д. Убедитесь, что ваша сварка соответствует приемлемым стандартам, это визуальный осмотр дефекта сварки.Если вы заметили какую-либо из проблем, описанных выше, вы можете предпринять шаги для их устранения или оценить, не повлияют ли они на качество вашей работы.

    Сварщику важно обращать пристальное внимание на потенциальные дефекты сварного шва, чтобы не ставить под угрозу работу над более крупным проектом. Большинство дефектов сварки можно исправить при наличии соответствующих знаний, но первым шагом является выявление проблемы. Если вам нужна профессиональная помощь в вашем коммерческом сварочном проекте, свяжитесь с нами по телефону Technoweld 1300 00 WELD или посетите нашу контактную страницу.

    Что такое дефекты сварки – виды, причины и способы устранения?

    Дефект сварки можно определить как любое отклонение размеров и формы данной металлоконструкции от технических и проектных требований. Отклонение может быть вызвано ограничением процесса с точки зрения неправильного процесса/техники сварки или определенным поведением человека.

    Дефекты сварки могут возникать на любом этапе процесса сварки и затрагивать как внутреннюю, так и внешнюю часть металлической конструкции. Хотя создать бездефектный сварной шов практически невозможно, для вас важно уменьшить их возникновение, чтобы предотвратить потери материала и сохранить заданное качество.

    Важно отметить, что некоторые дефекты допускаются, если они не нарушают установленные стандарты и качество, а некоторые, такие как трещины, недопустимы. Сказав это, это руководство поможет вам обнаружить эти распространенные дефекты сварки, их причины и способы устранения.

    Типы дефектов сварки

    Дефекты сварных соединений подразделяются на 2 широкие категории, т.е. те, которые происходят внутри и те, которые происходят снаружи.

    • Внешние дефекты сварки – также известны как поверхностные визуальные дефекты, поскольку они проявляются на самой поверхности.К ним относятся поверхностные трещины, нахлесты, подрезы, пористость и брызги. Мы обсудим каждый из них в следующем разделе.
    • Внутренние дефекты сварки — это дефекты, возникающие на некоторой глубине материала. Они визуально невидимы, так как не присутствуют на поверхности, но имеют такой же вес, как и внешние. К таким дефектам относятся непровар, шлаковые включения и непровар.

    Объяснение внешних дефектов сварки

    Трещины — Трещины являются наиболее распространенными дефектами и могут возникать в любом месте на поверхности свариваемого материала.Некоторые трещины могут также присутствовать внутри свариваемого материала, особенно в зонах, подверженных прямому нагреву (ЗТВ). Трещины бывают двух основных типов:

    • Горячие трещины – Эти трещины возникают во время сварки или во время кристаллизации, когда температура может достигать 10000 градусов Цельсия.
    • Холодные трещины – Холодные трещины возникают после завершения процесса сварки или в процессе затвердевания. Обычно они видны через несколько часов или даже дней после сварки.

    Причины трещин

    • Неправильная конструкция соединения.
    • Загрязнение основного металла в сочетании с плохой пластичностью.
    • Использование газообразного водорода в качестве защитного газа при сварке черных металлов.
    • Высокое содержание углерода и серы в основном металле.
    • Высокий сварочный ток.
    • Быстрое охлаждение сварного соединения.
    • Недостаточный предварительный нагрев.
    • Остаточное напряжение также может привести к трещинам.

    Средства защиты

    • Избегайте быстрого охлаждения зоны сварки.
    • Разогрейте металл до требуемого уровня.
    • Рассмотрим электрод с низким содержанием водорода.
    • Используйте правильную конструкцию соединения.
    • Используйте правильные настройки силы тока.

    Перехлест – Перехлест возникает, когда сварочная ванна переливается на поверхность металла шва. Расплавленный металл не сплавляется с основным металлом, что приводит к перекрытию, которое может образовывать угол, не превышающий 90 градусов.

    Причины перекрытий 

    • Большие отложения на ходу.
    • Использование электрода под неправильным углом.
    • Слишком большой ток.
    • Более длинная дуга.

    Средства правовой защиты

    • Используйте правильную технику сварки, чтобы избежать неправильной длины дуги.
    • Расположите электрод под соответствующим углом.
    • Используйте правильное нанесение во время каждого цикла.
    • Используйте низкий сварочный ток.

    Подрезы – Подрезы представляют собой узкие желоба на основном металле рядом с металлом сварного шва у кромки.Это происходит, когда основной металл плавится вдали от зоны сварки, уменьшая толщину основного металла, и в результате получается ослабленная заготовка. Эти подрезы проходят параллельно металлическому сварному шву.

    Причины подрезов

    • Слишком высокая скорость сварки.
    • Высокое напряжение дуги.
    • Слишком большой электрод.
    • Использование неподходящего присадочного металла.

    Средства правовой защиты

    • Уменьшить скорость движения, но в то же время не слишком медленно.
    • Используйте правильный размер электрода, и он должен располагаться под правильным углом; от 30 до 45 градусов
    • Уменьшите длину дуги и понизьте напряжение.
    • Используйте правильный ток и уделяйте особое внимание более тонким областям и краям.

    Пористость – Пористость – это состояние, которое проявляется в виде газов или пузырьков воздуха, попавших в металл сварного шва. В основном это происходит в результате загрязнения металла шва, который ослабевает и со временем может разрушиться.

    Причины пористости

    • Это может произойти из-за плохого покрытия электрода.
    • Наличие масла или ржавчины на поверхности сварного шва может вызвать пористость.
    • Использование неправильного защитного газа или неправильной защиты.
    • Слишком большой расход газа.
    • Наличие влаги в зоне сварки.
    • Неправильная обработка поверхности.

    Средства правовой защиты

    • Очистите материалы и поверхность сварки перед началом сварки.
    • Замедлите процесс сварки, чтобы газы вышли.
    • Убедитесь, что на поверхности нет масла, ржавчины и любых других загрязнений.
    • Убедитесь, что в расходомере газа установлены правильные параметры расхода.

    Брызги – Брызги возникают, когда частицы металла из сварного шва прилипают к области, прилегающей к зоне сварки. Этот дефект распространен при дуговой сварке металлическим газом, и иногда очень трудно удалить частицы.

    Причины разбрызгивания

    • Работа с очень большой силой тока может привести к разбрызгиванию.
    • Использование неправильной полярности.
    • Неравномерная подача проволоки.
    • Загрязнение поверхности сварного шва
    • Этот дефект также может быть результатом неправильной газовой защиты.
    • Расположение электрода под очень крутым углом.

    Средства правовой защиты

    • Устранение любых проблем с кормлением.
    • Используйте правильную полярность в соответствии с требованиями сварки.
    • Настройте параметры силы тока.
    • Очистите поверхность перед сваркой.
    • Используйте надлежащую газовую защиту.
    • Увеличьте угол пластины в зависимости от состояния сварки.

    Объяснение внутренних дефектов сварки

    Неполное сплавление – Отсутствие сплавления или неполное сплавление происходит, когда металл сварного шва и основной металл не сварены точно из-за неправильного плавления, что приводит к незаполненному зазору.Неправильное сплавление также может происходить между слоями внутри самого сварного шва. Хотя это внутренняя проблема, она может проявляться и на внешней поверхности, если внешняя боковая стенка не сплавлена ​​должным образом с основным металлом.

    Причины неполного сплавления 

    • Неполный сплав может быть вызван низким подводом тепла.
    • Использование неправильного диаметра электрода по сравнению с толщиной материала.
    • Слишком высокая скорость перемещения может привести к неполной сварке.
    • Иногда сварочная ванна может быть слишком большой и опережать дугу, что может привести к неполному сплавлению.
    • Неправильное размещение буртика.

    Средства правовой защиты

    • Попробуйте увеличить скорость движения, чтобы свести к минимуму вероятность неполного слияния.
    • Правильно расположите все бусины, чтобы острые края не соприкасались друг с другом.
    • Попробуйте уменьшить скорость осаждения.
    • Убедитесь, что расплавленный шов не заливает дугу.

    Неполный провар – Неполный провар возникает, когда глубина сварного шва недостаточна. Таким образом, металлическая канавка не заполняется полностью, что означает, что сварной шов не проходит через весь стык.

    Причины неполного провара

    • Неправильное выравнивание шва
    • Слишком быстрое перемещение валика, что означает малое наплавление металла шва
    • Слишком большое расстояние между свариваемым металлом может привести к неполному проплавлению.
    • Использование слишком низкой силы тока, которой может быть недостаточно для полного расплавления металла.

    Средства правовой защиты

    • Обеспечьте достаточное наплавление металла шва.
    • Используйте правильную геометрию соединения и обеспечивайте надлежащее выравнивание.
    • Используйте соответствующую сварочную силу тока
    • Уменьшите скорость движения.

    Шлаковые включения – Шлаковые включения представляют собой соединения, такие как оксиды, которые в основном задерживаются в сварном шве или на поверхности зоны сварки. Эти соединения являются побочными продуктами сварочных процессов, таких как сварка электродом и электродуговая сварка. Кроме того, недостаточная очистка может оставить некоторое количество шлака, который снижает прочность сварного шва и может стать отправной точкой для серьезного растрескивания. Серьезное включение шлака может потребовать повторной сварки.

    Причины включения шлака 

    • Слишком низкая плотность тока, которой может быть недостаточно для нагрева, достаточного для плавления металла сварного шва.
    • Невыполнение надлежащей очистки, особенно после сварочного прохода.
    • Слишком быстрое охлаждение сварочной ванны может привести к образованию шлаковых включений.
    • Сварка под неподходящим углом и с неправильной скоростью перемещения.

    Средства правовой защиты

    • Увеличьте плотность тока до соответствующих уровней.
    • Увеличьте скорость сварки, чтобы сварной шов и шлак не смешивались.
    • Очистите все поверхности, включая все кромки и предыдущие сварные швы.
    • Убедитесь, что сварочная ванна остывает умеренно, не слишком быстро, но и не слишком медленно.

    В качестве прощания мы все можем согласиться с тем, что для вас важно выявить и устранить любой дефект, который может присутствовать в вашей заготовке. Мы считаем, что в этой статье всесторонне рассмотрены эти дефекты, и мы надеемся, что она поможет вам в любом производственном процессе предотвратить потерю материала и обеспечить вашу безопасность.

    Этот пост в блоге предоставлен вам людьми из Toolshunt.com.

     

    Дефекты сварки

    Неоднородность сварного шва определяется Американским обществом сварщиков как «нарушение типичной структуры материала, такое как отсутствие однородности его механических, металлургических или физических характеристик». Дефекты сварки — это тип несплошности, который ставит под угрозу полезность сварного соединения, что может привести к тому, что оно не сможет соответствовать минимальным применимым стандартам/спецификациям приемки.Дефекты сварки могут быть связаны с процессом/процедурой сварки или связаны с химическим составом или металлургией свариваемого(ых) сплава(ов).

    Пористость металла шва – дефект сварного шва в виде полости, образующийся в результате захвата газа при затвердевании в результате загрязнения некоторыми газами, такими как водород, кислород или азот. Пористость, вызванную поглощением водорода, можно свести к минимуму, если в зоне сварного шва и присадочном металле не будет углеводородных загрязнителей и влаги. Чтобы избежать пористости, вызванной кислородом и азотом, важно, чтобы сварочная ванна была должным образом защищена за счет использования защитных газов высокой чистоты, а также использовались достаточные скорости потока защитного газа.Хотя в сварных соединениях HASTELLOY® и HAYNES® может возникать пористость, они не особенно подвержены пористости, поскольку большинство сплавов содержат значительное количество Cr, который имеет естественное сродство с газами, образующимися во время сварки.

    Включения металла сварного шва могут образовываться в результате попадания оксидов в сварочную ванну. Это может происходить из-за прочной оксидной пленки, которая образуется на поверхности большинства сплавов. Поскольку температура плавления поверхностных оксидов обычно намного выше, чем у основного металла, они с большей вероятностью останутся твердыми во время сварки и попадут в сварочную ванну.Таким образом, особенно важно, чтобы поверхностные оксиды были удалены перед сваркой и между проходами при многопроходной сварке. Во время GTAW, если вольфрамовый электрод случайно соприкоснется с расплавленной сварочной ванной или если есть чрезмерный сварочный ток, в металле сварного шва могут образоваться вольфрамовые включения. Элементы с сильным сродством к кислороду, такие как алюминий или магний, могут соединяться с кислородом с образованием оксидных включений в металле сварного шва. Включения шлака связаны с процессами на основе флюса, такими как SMAW, SAW и FCAW.Эти включения образуются в металле сварного шва, когда остаточный шлак попадает в полости или карманы, которые образуются из-за недостаточного перекрытия сварных швов, чрезмерной подрезки на кромке сварного шва или неровного профиля поверхности предшествующего сварного шва. Таким образом, важным фактором в процессах на основе флюса является легкость удаления шлака между проходами сварки. Включения должны быть удалены из сварного шва, иначе они будут преждевременно инициировать разрушение, что может отрицательно сказаться на механических свойствах и эксплуатационных характеристиках.

    Другими часто встречающимися дефектами, связанными с технологическим процессом, являются подрезы, неполное сплавление/провар и деформация. Эти дефекты обычно связаны с неправильным методом сварки и/или параметрами сварки. Подрез — это канавка, которая вплавляется в основной металл, обычно в основании или на концах сварного шва, и может возникать из-за чрезмерного сварочного тока. Этот разрыв создает надрез на периферии сварного шва и может значительно ослабить прочность сварного соединения. Дефектам неполного сплавления способствует «вялый» характер расплавленного металла шва на основе Ni/Co и их плохие характеристики провара.

    Характеристики деформации сплавов HASTELLOY® и HAYNES® аналогичны характеристикам углеродистой стали с меньшей тенденцией к деформации, чем сварные швы из аустенитной нержавеющей стали, благодаря более низкому коэффициенту теплового расширения. Кондукторы, крепления, поперечные опоры, распорки, а также размещение и последовательность сварных швов помогут свести искажения к минимуму. Там, где это возможно, сбалансированная сварка вокруг нейтральной оси поможет свести деформацию к минимуму. Правильная фиксация и зажим узла облегчают операцию сварки и сводят к минимуму коробление и деформацию тонких профилей.Предлагается, где это возможно, допускать дополнительный запас к общей ширине и длине. Затем можно удалить излишки материала для достижения окончательных размеров. Деформация сварного шва для различных конструкций соединений показана на рис. 3.

    При обычном производстве сплавов HASTELLOY® и HAYNES® растрескивание сварных швов происходит редко, и следует ожидать изготовления больших сложных компонентов с небольшим количеством случаев растрескивания. Наиболее распространенным типом сварного растрескивания является горячее растрескивание, связанное с наличием жидкости в микроструктуре.Горячее растрескивание может возникать в металле шва и в околошовной зоне сварного шва и обычно возникает из-за жидких пленок вдоль границ зерен. Эти неустойчивые к деформациям микроструктуры временно возникают при повышенных температурах в пределах диапазона плавления и затвердевания всех сплавов. Из-за своего номинального химического состава некоторые сплавы более подвержены горячему растрескиванию, чем другие сплавы. В целом, горячее растрескивание является более распространенным явлением для жаропрочных сплавов из-за более высокого содержания в них легирующих элементов.Элементы-примеси, такие как сера и фосфор, и незначительные легирующие добавки, такие как бор и цирконий, могут оказывать сильное влияние на склонность к растрескиванию, даже если они присутствуют в очень низких концентрациях.

    В дополнение к восприимчивой микроструктуре уровень растягивающего напряжения в сварном шве является критическим фактором для образования горячих трещин. Развитие напряжений при сварке неизбежно из-за сложных термических напряжений, которые создаются при затвердевании и охлаждении металла.Частично это связано с неотъемлемым ограничением сварного соединения из-за геометрии и толщины сварного соединения. Как правило, сварные соединения с увеличенной толщиной шва более подвержены горячему растрескиванию. Кроме того, «каплевидная» сварочная ванна, образующаяся из-за высокой скорости перемещения, имеет тенденцию увеличивать склонность к растрескиванию, поскольку она образует четкую осевую линию сварного шва, где усиливается сегрегация элементов, а поперечные напряжения могут быть высокими. Большие вогнутые валики сварного шва, которые создают напряжение на поверхности сварного шва, имеют тенденцию способствовать растрескиванию при затвердевании, и их следует избегать.Дополнительную информацию о механизмах образования трещин при сварке и металлургии сварки сплавов на основе никеля можно найти в следующем учебнике:

    Дж.Н. DuPont, J.C. Lippold и S.D. Кисер, Металлургия сварки и свариваемость сплавов на основе никеля, John Wiley & Sons, Inc., 2009.

    Советы по устранению распространенных дефектов сварки MIG

    Дефекты сварки часто возникают из-за неправильной техники или параметров, таких как плохое покрытие защитным газом или неправильная скорость перемещения.

    Экономьте время и деньги

    Как и в большинстве случаев, сварка время от времени подвержена человеческим ошибкам. Дефекты сварки часто возникают из-за неправильной техники, параметров или настроек оборудования. При появлении дефекта сварного шва сварщику важно иметь знания, чтобы исправить ситуацию как можно быстрее.

    Пористость при сварке

    Пористость, один из наиболее распространенных дефектов сварки MIG, возникает в результате захвата газа металлом сварного шва. Неадекватное покрытие защитным газом является одной из основных причин, и эту проблему можно решить несколькими способами.Сначала проверьте регулятор или расходомер на достаточный расход газа, увеличивая его при необходимости. Проверить газовые шланги и сварочный пистолет на наличие возможных утечек, при наличии сквозняков перекрыть зону сварки.

    Для обеспечения надлежащего покрытия защитным газом также важно использовать достаточно большое сопло, чтобы полностью защитить сварочную ванну газом, содержать сопло в чистоте и без брызг, а также следовать рекомендациям производителя по правильному углублению контактного наконечника.

    Другие причины пористости включают:

    • Грязный основной материал.
    • Чрезмерный угол распыления.
    • Вытягивание провода слишком далеко от сопла. Хорошее эмпирическое правило — вытягивать провод не более чем на 1/2 дюйма за сопло.
    • Баллоны с влажным или загрязненным защитным газом. Немедленно замените поврежденные цилиндры.

     

    Непровар и холодный притир

    Термины «холодный притир» и «несплавление» часто используются взаимозаменяемо. Однако они немного отличаются и могут происходить независимо друг от друга или в сочетании друг с другом при сварке MIG.

    Непровар является результатом того, что металл сварного шва не полностью сплавляется с основным металлом или с предшествующим валиком сварного шва. Это вызвано в первую очередь неправильным углом наклона сварочной горелки или неправильной скоростью перемещения. Чтобы избежать этой проблемы, поддерживайте угол горелки от 0 до 15 градусов во время сварки и держите дугу на передней кромке сварочной ванны. Иногда необходимо увеличить скорость перемещения, чтобы сохранить правильное положение дуги. Недостаточный нагрев сварного шва также может привести к непровару.Это можно исправить, увеличив настройки напряжения или скорости подачи проволоки.

    Использование неправильных скоростей перемещения также может привести к холодному нахлесту, что приводит к переполнению сварного шва и существенному перекрытию кромок сварного шва. Увеличение скорости движения помогает предотвратить эту проблему.

     

    Прожигание

    Прожог, который происходит, когда металл шва полностью проникает через основной материал, особенно распространен при сварке тонких материалов менее 1/8 дюйма или около 12 калибра.Чрезмерный нагрев является основной причиной прожога, и это можно исправить, уменьшив напряжение или скорость подачи проволоки. Также может помочь увеличение скорости перемещения, особенно при сварке MIG материалов, особенно склонных к накоплению тепла, таких как тонкий алюминий.

    Чрезмерное разбрызгивание

    Некоторые проблемы в процессе сварки MIG могут способствовать чрезмерному разбрызгиванию, в том числе:

    • Недостаточно защитного газа.
    • Грязные основные материалы, загрязненная или ржавая сварочная проволока.
    • Слишком высокое напряжение или скорость движения.
    • Чрезмерный выступ провода.

    Обеспечение надлежащего потока защитного газа, тщательная очистка основных материалов, снижение настроек параметров сварки и использование более короткого вылета позволяют избежать чрезмерного накопления брызг.

    Для самозащитных порошковых проволок обязательно используйте прямую полярность сварки (отрицательный электрод) и используйте метод протягивания, чтобы свести к минимуму возможность накопления брызг.При использовании проволоки с флюсовым или металлическим сердечником низкое напряжение также может привести к чрезмерному разбрызгиванию. Если вы видите накопление брызг, при необходимости увеличьте напряжение.

    Контактный наконечник неправильного размера, изношенный контактный наконечник или неправильная выемка между контактным наконечником и соплом также могут стать причиной чрезмерного разбрызгивания.

    Вогнутые и выпуклые сварные швы

    Цель состоит в том, чтобы создать гладкий плоский сварной шов. Слишком вогнутые или выпуклые сварные швы могут нарушить целостность готового изделия.

    Вогнутые сварные швы особенно распространены при сварке вертикально вниз и являются просто результатом работы против силы тяжести. Настройте параметры на более низкое значение, чтобы сварочная ванна была менее жидкой и могла лучше заполнить шов. Если вогнутый валик сварного шва появляется в плоском или горизонтальном положении, это часто является результатом слишком высокого напряжения, слишком низкой скорости подачи проволоки или слишком высокой скорости перемещения.

    Выпуклые сварные швы представляют собой высокие веревковидные сварные швы, которые обычно возникают при плоской и горизонтальной сварке, но могут также возникать при угловых сварных швах, когда параметры слишком холодные для материала.Выпуклые валики сварного шва обычно имеют плохое сплавление носков. Увеличьте напряжение, чтобы предотвратить выпуклые шарики. Всегда следуйте рекомендуемым процедурам сварки и используйте соответствующий защитный газ для материала, а также правильную полярность проволоки.

    Устранение распространенных дефектов сварки

    Чтобы свести к минимуму время и деньги, затрачиваемые на устранение дефектов сварки MIG, примените систематический подход к устранению каждой неисправности в случае ее появления. Ищите любые переменные, которые изменились в процессе сварки, такие как параметры или техника сварки, а затем рассмотрите эти советы как потенциальные средства правовой защиты.

    Изображения предоставлены Джошем Велтоном из Brown Dog Welding.

    Исследование дефектов сварных швов при сварке трением с перемешиванием и сварке плавлением алюминиевых сплавов | International Journal of Mechanical and Materials Engineering

    Введение

    Алюминиевые сплавы были одним из основных кандидатов для выбора материалов во многих отраслях промышленности, включая коммерческий и военный авиационный и морской секторы, на протяжении более 80 лет, в основном из-за их хороших характеристик. известное механическое поведение, простота конструкции, технологичность и наличие установленных методов контроля (Dursun and Soutis 2013).Увеличение использования алюминия в различных отраслях промышленности является основной движущей силой поиска жизнеспособной и эффективной технологии соединения алюминия, не вызывающей ухудшения желаемых механических, химических и металлургических характеристик материала.

    В последние годы в связи с растущей озабоченностью по поводу энергосбережения и охраны окружающей среды увеличился спрос на легкие конструкции. В то время как современные сплавы, такие как усовершенствованная высокопрочная сталь (AHSS), позволили решить многие промышленные задачи, например, снизить вес при сохранении ударопрочности транспортных средств, дальнейшее значительное снижение веса порядка 30 % маловероятно без использование конструкций из нескольких материалов (Sakiyama et al.2013).

    Наилучшей комбинацией для таких конструкций из нескольких материалов считаются алюминиевые сплавы и AHSS. Однако такие разнородные материалы трудно соединить сваркой из-за различий в их механических и физических свойствах, а также из-за образования большого количества хрупких интерметаллидов (Огура и др., 2012). Алюминий как металл сварного шва уникален по сравнению с ферросплавами, потому что в алюминии отсутствует твердофазное превращение при охлаждении. Поэтому только затвердевание определяет его микроструктуру.Однако высокие температуры, возникающие в процессе соединения плавлением, существенно влияют на микроструктуру металлов, что напрямую влияет на свойства и поведение материала (Courbiere 2008).

    В данной работе рассматриваются три метода сварки: сварка трением с перемешиванием (СТП), лазерная сварка и дуговая сварка. Сначала остановимся на факторах, способствующих возникновению дефектов при СТП алюминиевых сплавов. Поскольку СТП представляет собой сложный процесс горячего сдвига и ковки, определение происхождения дефектов не является простым делом.На популяцию дефектов и остаточные напряжения в зоне сварки большое влияние оказывает сложный процесс пластической деформации. Таким образом, давней проблемой является отсутствие четкой информации о влиянии параметров процесса сварки трением с перемешиванием на дефекты сварных швов, которая позволила бы установить взаимосвязи и корреляции и помочь оптимизировать СТП. Выявлены взаимосвязи между механизмом пластического течения вокруг инструмента, параметрами процесса (такими как наклон инструмента или проникновение в соединение) и дефектами СТП.Во второй части статьи мы сосредоточимся на сварке лазерным лучом и исследуем механизмы возникновения дефектов при лазерной сварке алюминия. Сварка лазерным лучом постоянно развивается по мере развития технологии источника питания лазерного луча. Однако ряд проблем и вопросов еще предстоит решить. Рассмотрены вопросы образования и предотвращения основных дефектов сварки при лазерной сварке алюминиевых сплавов, таких как пористость и горячее растрескивание. Третья часть статьи посвящена дефектам сварки при дуговой сварке алюминиевых сплавов.Тепло, выделяющееся при соединении, может вызвать значительные изменения в микроструктуре материала, тем самым ухудшая механические свойства основного металла и вызывая деформацию сварного шва. Например, при сварке плавлением алюминиевых сплавов выделяющееся тепло, поддерживающее соединение металла, может привести к микросегрегации легирующих элементов, таких как медь, магний, кремний и марганец. Растрескивание при затвердевании, пористость сварного шва и ликвационное растрескивание в зоне термического влияния являются некоторыми из исследованных дефектов.

    Характеристики сварки трением с перемешиванием

    Сварка трением с перемешиванием (СТП) считается наиболее значительным достижением в области соединения металлов за последнее десятилетие. Она считается зеленой технологией из-за ее энергоэффективности, экологичности и универсальности. FSW, твердотельный процесс соединения горячим сдвигом, был разработан Институтом сварки (TWI) в 1991 году (Томас и др., 1991). Использование СТП приобрело заметную роль в производстве высокоинтегрированных твердофазных сварных швов в алюминиевых сплавах серий 2000, 5000, 6000 и 7000 Al-Li и композитах с алюминиевой матрицей.В таблице 1 представлены преимущества СТП по сравнению с традиционными процессами.

    Таблица 1 Преимущества сварки трением с перемешиванием (СТП) по сравнению с традиционными процессами
    Принципы процесса

    Процесс СТП проходит последовательно через этапы предварительного нагрева, начальной деформации, экструзии, ковки и охлаждения. На рис. 1 показана схема сварки трением с перемешиванием. Процесс сварки начинается, когда тепло трения, возникающее между уступом и поверхностью свариваемого материала, размягчает материал, что приводит к сильной пластической деформации.Материал перемещается от передней части инструмента к задней кромке, где он вплавляется в соединение (Груйчич и др., 2010; Нандан и др., 2008). Следовательно, процесс сварки трением с перемешиванием является как деформационным, так и термическим процессом, протекающим в твердом состоянии; он использует тепло трения и источник тепла деформации для соединения металла под действием приложенной нормальной силы. Как видно на рис. 1, сторона пластины, где направление вращения совпадает с направлением сварки, является продвигающейся стороной, а другая сторона обозначается как отступающая сторона.

    Рис. 1

    Схема процесса сварки трением с перемешиванием (Mishra and Ma 2005)

    Как правило, сварные швы трением с перемешиванием имеют несколько иную микроструктуру, чем сварные швы, полученные при сварке плавлением, поскольку максимальная пиковая температура в зоне термического влияния значительно меньше температуры солидуса, а источник тепла также довольно рассеян (Nandan et al. 2008). На рис. 2 показано поперечное сечение соединения СТП с отдельными зонами сварки.Зона термомеханического воздействия (ТМАЗ), в которой зерна деформируются, но сохраняется исходная микроструктура, находится между зоной термического влияния (ЗТВ) и очагом сварного шва (зоной перемешивания). Параметры процесса сильно влияют на течение пластически деформированного материала (Мишра и Ма, 2005). Следовательно, следует уделить внимание обеспечению подходящих условий обработки, чтобы избежать потенциальных дефектов в зоне сварного шва (WNZ), TMAZ или иногда на границе раздела WNZ/TMAZ (Crawford et al.2006). Например, характеристика «луковичное кольцо» центральной области самородка, где происходит наиболее сильная деформация, является результатом того, как материал наносится спереди назад с помощью резьбового инструмента.

    Рис. 2

    Схема поперечного сечения типичного сварного шва СТП: а основной металл, b зона термического влияния, c зона термомеханического воздействия и d зона наггетсов (перемешиваемая зона)

    Проблемы сварки трением с перемешиванием алюминиевых сплавов

    При СТП одновременно протекают несколько термодинамических технологических взаимодействий, в том числе различные скорости нагрева и охлаждения и пластической деформации, а также физическое обтекание обрабатываемого материала инструментом.На протяжении всей термической истории сварного шва трением с перемешиванием не существует крупномасштабного жидкого состояния (Grujicic et al. 2010). Такие дефекты, как пористость и горячее растрескивание, не обнаруживаются при сварке трением с перемешиванием, поскольку это процесс соединения в твердом состоянии (Arbegast 2003). Когда металл сваривается трением с перемешиванием, соединение происходит намного ниже температуры плавления, и поэтому основной металл не подвергается объемному плавлению в месте соединения.

    В большинстве сварочных процессов материалы, как правило, соединяются путем снижения сопротивления деформации путем подачи необходимого количества энергии в виде тепла.Однако подводимое тепло имеет тенденцию создавать условия, вызывающие микроструктурные изменения, такие как рекристаллизация, рост ориентации зерен и укрупнение или растворение упрочняющих выделений. Такие микроструктурные изменения происходят при разных температурах для разных материалов и зависят от химического состава используемых материалов. Поэтому, в зависимости от химического состава материала, условия обработки можно назвать «очень горячей» или «очень холодной» обработкой (Schneider et al.2006). Сварка трением с перемешиванием по-прежнему подвержена образованию дефектов, потому что при ней отсутствует вероятность дисбаланса между отдельными зонами обработки. Дефекты, такие как несклеивание или образование пустот, могут возникать при очень холодных условиях сварки из-за недостаточной текучести материала, а такие дефекты, как образование облоя, разрушение гранулы в зоне перемешивания и ухудшение прочностных свойств соединения, могут возникать при очень жаркие условия из-за чрезмерного потока материала (Annette 2007). В дополнение к этим дефектам, связанным с потоком, также существуют другие дефекты, связанные с геометрией, такие как отсутствие проникновения и отсутствие соединения, которые в основном возникают из-за ошибок оператора.

    Факторы, связанные с дисбалансом потока материала, связанные с положением инструмента по отношению к стыку, являются основными причинами дефектообразования при сварке трением с перемешиванием. Например, неправильная установка положения инструмента на линию стыка может привести к несостыковке. В зависимости от расстояния до инструмента такие явления, как растворение и укрупнение осадков или восстановление и рекристаллизация, могут происходить в разной степени (Wanjara et al. 2013; Annette 2007). Дополнительные проблемы могут возникнуть, если зазор между примыкающими пластинами не контролируется жестко.Значительное снижение усталостной прочности происходит при увеличении зазора между свариваемыми пластинами.

    Формирование микроструктуры в виде луковичных колец

    Кольцеобразные структуры в сварных швах трением с перемешиванием алюминиевых сплавов можно наблюдать в виде полос в сварных швах. Луковично-кольцевые структуры имеют заметные темные и светлые полосы, а расстояние между полосами равно поступательному движению инструмента за один оборот. В структуре «луковичное кольцо» расстояние между чередующимися полосами увеличивается с увеличением оборотов инструмента и увеличением переноса материала на единицу длины сварного шва (Кришнан, 2002 г.).Скорость вращения инструмента определяет количество тепла, выделяемого в единицу времени, а также перемешивание и перемешивание материала вокруг штифта (Пил и др., 2003). Скорость вращения и перемещения инструмента определяют пиковую температуру, возникающую во время сварки, и время, необходимое для сварки материала. Поступательное движение инструмента захватывает материал с наступающей стороны, а материал вращается вокруг штифта и осаждается на задней стороне отступающей стороны. Материал, переносимый с обратной стороны сварного шва, осаждается, чтобы заполнить полость материала после штифта (Кришнан 2002; Нандан и др.2008). Таким образом, самородок СТП состоит из смеси двух потоков материала с различной историей и механическими свойствами, что часто приводит к микроструктуре луковицы.

    Повышение температуры процесса существенно влияет на формирование и последующую роль полос в формировании траектории трещины в сварном шве, подвергаемом циклическому нагружению. Различия в размере, форме и плотности интерметаллических частиц внутри полос являются результатом более горячих сварных швов.На зарождение трещины в сварном шве влияют дефекты частичного соединения луковицы, и шаг инструмента напрямую влияет на эти дефекты. При постоянной скорости вращения размягчение сварного шва уменьшается по мере увеличения скорости подачи или поступательной скорости инструмента (Кришнан, 2002). Отсюда ясно, что формирование макроструктуры луковицы связано с изменением шага инструмента вдоль сварного соединения. Следовательно, существует возможность оптимизации процесса для изменения микроструктуры сварного шва и улучшения свойств материала, включая сопротивление разрушению.

    Образование заусенцев

    Свариваемый материал подвергается обработке в очень горячих условиях, поскольку штифт инструмента вращается с очень высокой скоростью. Таким образом, выделяющееся избыточное тепло термически размягчает материал вблизи границы инструмент-уступ и выбрасывает большие объемы материала в виде поверхностной вспышки. Чрезмерное тепловое размягчение материала при трении между инструментом и плечом является причиной образования заусенца, а высокое давление инструмента на заплечик приводит к выбросу чрезмерного количества заусенца (Bo et al.2011). Неправильная длина штифта инструмента по отношению к толщине заготовки и изменение глубины провара из-за разной толщины листа вдоль линии сварки или из-за искривления листа могут привести к недостаточному проплавлению. Когда глубина заглушки штифта велика, пластиковый материал рядом с штифтом выдавливается, что приводит к облою сварки. Когда глубина штифта очень велика, в основании сварного шва, вблизи штифта, может образоваться выдавленный заусенец. При больших углах наклона инструмента остается недостаточно пластифицированного материала, чтобы заполнить полость, оставшуюся в наггетсе сварного шва, и на отступающей стороне появляется заусенец (Keivani et al.2013).

    Образование туннельных дефектов

    Как упоминалось ранее, если условия обработки, т. е. скорость перемещения сварного шва, вращение инструмента и т. д., не обеспечивают необходимое количество тепла для склеивания, может произойти неадекватное перемешивание и перемешивание материала, что приведет к образованию туннельных дефектов (Grujicic et al. 2010). Быстрое рассеивание тепла из непосредственной зоны деформации также может привести к слишком холодным сварным швам. Сварной шов, полученный в слишком холодных условиях сварки, становится макроскопически твердым, и по дефекту может произойти разрушение.

    По мере продвижения инструмента вдоль сварного шва пластифицированный материал вокруг штифта инструмента перемещается слой за слоем. Ширина пластифицированного материала вокруг штифта и объем материала, переносимый за один оборот, определяют ограничение потока материала с отступающей стороны на наступающую внутри полости. Полость создается за штифтом инструмента из-за неизрасходованного объема вставленного штифта. Для того, чтобы поддерживать большое тепловложение во время сварки трением с перемешиванием, поперечную скорость можно уменьшить, тем самым генерируя больше тепла и более пластичный металл, что улучшает текучесть металла шва (Кумар и Сатиш Кайлас, 2008; Сяопенг и др.2014). Экспериментальные результаты (Zhao 2014) показывают, что площадь, в которой могут возникать туннельные дефекты, значительно увеличивается с увеличением скорости перемещения. Увеличение диаметра уступа значительно увеличивает объем подводимого тепла, что напрямую улучшает текучесть металла шва в полости. Таким образом, оптимизированное тепловложение и хорошие схемы течения пластикового материала необходимы, чтобы избежать очень холодных условий обработки и, таким образом, устранить туннельные дефекты. Следовательно, сварочный инструмент с относительно большим уступом может помочь уменьшить возникновение туннельных дефектов.

    Образование дефектов сцепления или зигзагообразных дефектов

    При высоких скоростях сварки или низких скоростях вращения недостаточное перемешивание металла может привести к частичному разрушению естественного оксидного слоя Al 2 O 3 и низкому подводу тепла, что ограничивает текучесть пластика. Как следствие, включение разорванных частиц оксида в виде темной волнистой зигзагообразной линии или дефекта поцелуйной связи (как показано на рис.3(а) и 3(б). Стрелки на рис. 3(б) указывают на дефекты сварного шва. На рис. 3(c) и 3(d) представлено увеличенное изображение дефектов с рис. 3(a) и (3(b)), которые могут возникнуть в сварных швах с низкой погонной энергией (Zhao et al. 2005).

    Рис. 3

    Микроструктура дефектов поцелуев или зигзагообразных линий в зоне очага сварного шва (Bo et al. 2011)

    При очень высокой скорости вращения достаточный подвод тепла обеспечивает надлежащее перемешивание материала с широким и рассеянным распределением оксидных частиц.Средний размер зерна алюминия, присутствующего в наггетсе сварного шва, уменьшается с увеличением скорости сварки или уменьшением скорости вращения. Следовательно, контроль скорости вращения позволяет значительно уменьшить дефекты зигзагообразной линии (Xiaopeng et al. 2014). Сообщалось, что усталостные характеристики сварных соединений трением с перемешиванием из сплава 7075-Т6 ухудшались из-за наличия зигзагообразного дефекта; трещина, начавшаяся в корне по зигзагообразной линии и вызвавшая разрушение сварного шва во время испытания на растяжение (Di et al.2007). Эффективный подбор параметров СТП исключает образование зигзагообразных линий, способствуя улучшению механических характеристик.

    Образование трещинообразных корневых дефектов

    Параметры процесса играют ключевую роль в образовании корневых дефектов. Эти дефекты развиваются из-за недостаточного подвода тепла или из-за неполного разрушения поверхностных оксидных слоев. Когда глубина погружения штифта недостаточна, на стороне продвижения может образоваться дефект канавки.Если шпилька слишком короткая, на продвигающейся стороне сварного шва появляются длинные корневые канавки. Трещинообразные корневые дефекты (как на рис. 4(а) и (б)) возникают из-за недостаточной длины штифта для толщины заготовки. При меньших углах наклона недостаточная проковка пластифицированного металла вниз приводит к образованию корневой канавки из-за непровара. Таким образом, очень малые углы наклона инструмента и, соответственно, очень большие углы наклона в значительной степени способствуют образованию корневых дефектов (Bo et al. 2011).

    Рис.4

    ( a ) и ( b ) представлена ​​микроструктура трещинообразного корневого дефекта (Bo et al. 2011)

    Образование пустот

    Наличие пустот в сварном шве является распространенным дефектом сварных швов трением с перемешиванием. Гидродинамика, связанная с пластическим течением в очаге сварного шва, играет ключевую роль в образовании таких пустот. Хотя высокие скорости сварки обеспечивают более экономичные сварные швы трением с перемешиванием и более высокую производительность, слишком высокие скорости сварки приводят к образованию пустот под верхней поверхностью сварного шва или на продвигающейся стороне на кромке сварного шва.Дальнейшее увеличение скорости приводит к образованию более крупных дефектов червоточины (Crawford et al. 2006).

    Характеристики лазерной сварки

    Лазерная сварка (ЛС) является перспективной и все более важной технологией соединения изделий из алюминиевых сплавов. Лазерная сварка использует лучистую энергию, переносимую в очень маленьком поперечном сечении луча с очень высокой плотностью мощности, для сварки граничных поверхностей двух свариваемых деталей. Лазерная сварка обеспечивает высокое качество, точность и производительность сварных швов с низкой деформацией или искажением.Жесткая фокусировка и высокая плотность мощности лазеров обеспечивают очень хорошую гибкость и очень высокие скорости сварки, узкие и глубокие сварные швы, небольшие зоны термического влияния и хорошие механические свойства. Такие преимущества, как снижение потребности в рабочей силе, полная автоматизация и возможность интеграции с роботизированными системами (Катаяма, 2005 г.), делают LBW пригодным для широкого спектра применений и условий сварки.

    Длина волны CO 2 и Nd:YAG лазеров равна 10.6 и 1,03–1,07 мкм соответственно, и, таким образом, попадает в инфракрасный режим. Из рис. 5 видно, что при сварке алюминия лазеры CO 2 отражаются сильнее, чем лазеры Nd:YAG. Лазеры CO 2 обычно имеют КПД 20 %, очень хорошее качество луча, высокую точность и высокую скорость сварки (Chang et al. 2010). Высокая отражательная способность поверхности, высокая теплопроводность и улетучивание компонентов с низкой температурой кипения делают LBW алюминия довольно сложной задачей (Tu and Paleocrassas 2011).Кроме того, требуется очень точная подготовка деталей, так как при выравнивании деталей не допускается зазор, а в некоторых случаях допускается лишь минимальный зазор. Во время лазерной сварки алюминиевые сплавы нагреваются выше точки отжига и разрушаются свойства термообработки. Сообщалось (Lawrence et al. 2010), что более высокая скорость охлаждения с мелкой субзеренной микроструктурой в зоне сплавления сварного шва может быть достигнута с помощью лазерной сварки и гибридных процессов лазерной/дуговой сварки. Сравнивая изменения глубины сварки лазерной сварки CO 2 и лазерной сварки Nd:YAG, Cao et al.(2003) обнаружили, что лазер CO 2 мощностью 4,5 кВт обеспечивает глубину проникновения 3,5 мм в алюминиевом сплаве серий 5000 (нетермообрабатываемый) и 6000 (термообрабатываемый). Nd:YAG мощностью 4 кВт произвел сварку глубиной 4 мм при той же скорости.

    Рис. 5

    Связь между отражательной способностью металла и длиной волны (Duley 1998)

    Трещины, возникающие при сварке алюминиевых сплавов, возникают в результате прямого взаимодействия ряда сложных факторов, таких как усадка при затвердевании и термические напряжения, широкий интервал затвердевания, температура и временной цикл затвердевания, химический состав сплава (как показано на рис.6) и система крепления сварочных компонентов (Chang et al. 2010). Исследования (Hu and Richardson 2004; Cicala et al. 2005) показали, что растрескивание в зоне сплавления шва увеличивается с увеличением поперечной скорости сварки. Лазер CO 2 , лазер Nd:YAG и дисковая или волоконная лазерная сварка демонстрируют различное поведение и различное воздействие плазменного шлейфа на проплавление сварного шва (Katayama et al. 2010). В лазерах CO 2 плазменный факел формируется только после инициирования замочной скважины; эта проблема не возникает при использовании лазеров Nd:YAG.Сообщалось, что импульсные лазерные лучи Nd:YAG на алюминии имеют очень низкий уровень ионизации и лишь ограниченную потерю мощности из-за рассеяния на металлических и оксидных частицах. Следовательно, при сварке с помощью лазера Nd:YAG контроль плазмы не требуется.

    Рис. 6

    Чувствительность алюминиевых сплавов к образованию горячих трещин (Dausinger et al. 2000)

    Пористость в сварном шве и методы предотвращения

    Критической проблемой при лазерной сварке алюминиевых сплавов является пористость, которая вызывает эффекты концентрации напряжений.При лазерной сварке алюминиевых сплавов возникают два типа пористости: металлургическая пористость и пористость типа «замочная скважина». Металлургическая пористость в основном возникает из-за присутствия водорода в сварочной ванне. Поры замочной скважины сравнительно крупнее и имеют неправильную форму. Эти поры в основном присутствуют в центре сварного шва. Пористость замочной скважины в основном наблюдалась в сварных швах с частичным проплавлением и редко наблюдается в сварных швах с полным проплавлением (Whitaker et al. 1993; Katayama et al. 2010). Мацунава и др.(1998) предполагают, что основной причиной пористости является нестабильный характер скважины, пробуренной в залежи жидкости. Другие наблюдения (Катаяма и др., 2010 г.; Сето и др., 2000 г.; Менга и др., 2014 г.) подтверждают эту гипотезу, и сообщалось, что нестабильность замочной скважины является основной причиной образования пузырей, особенно при сварке с глубоким проплавлением. Катаяма и др. (2010) представляют механизм образования пористости при импульсной лазерной сварке. Сето и др. (2000) сообщают ту же информацию для непрерывной лазерной сварки.Сообщается, что при импульсной лазерной сварке, когда лазер отключается, расплав, окружающий верхнюю часть замочной скважины, стекает вниз, заполняя замочную скважину. Пористость образуется, когда верхняя часть расплава быстро затвердевает, не позволяя расплаву стекать вниз и заполнять замочную скважину. При непрерывной лазерной сварке на нижнем конце замочной скважины образуются пузыри. Некоторые из этих пузырьков могут выйти из расплавленной ванны, но другие задерживаются на фронте затвердевания, что приводит к образованию пористости на дне сварного шва.При низких скоростях сварки пористость образуется из пузырьков, образующихся на кончике замочной скважины; тогда как при высокой плотности мощности лазера в средней части замочной скважины образуется пористость (Катаяма и др., 2010). Мацунава и др. (2000) также сообщили, что колебания замочной скважины приводили к образованию пузырьков на кончике замочной скважины, которые, в свою очередь, образовывали поры. Водородную пористость можно эффективно уменьшить, увеличив скорость сварки, чтобы водороду не хватило времени для накопления из-за быстрого охлаждения и затвердевания.Используя мощный волоконный лазер, Катаяма и соавт. (2009) исследовали проникновение и образование дефектов в нескольких алюминиевых сплавах. Они обнаружили, что пластины из AA5083 толщиной 10 мм полностью проникают при плотности мощности 64 МВт/см 2 и что газообразный азот более эффективно предотвращает пористость, чем аргон. Их исследование показало, что пористости, вызванной замочной скважиной, можно избежать, используя эффективные параметры сварки и условия вакуума. Результаты подтвердили работу Kawahito et al.(2007), которые заявили, что параметры обработки и состояние поверхности ответственны за формирование пористости, но их можно эффективно контролировать путем оптимизации.

    Другие дефекты при лазерной сварке

    Деструкция ЗТВ при лазерной сварке (LBW) алюминиевых сплавов незначительна, поскольку в процессе используется низкая мощность и тепловложение. Однако сильно локализованное изменение механических свойств может оказаться вредным для конструкционных материалов из-за локализованной деформации. Кроме того, некоторые сплавы очень подвержены растрескиванию металла шва или ЗТВ, что особенно характерно для сплавов серии 6ххх из-за образования выделений Mg-Si.Однако правильное добавление присадочной проволоки может смягчить эту проблему за счет уменьшения диапазона замерзания металла сварного шва и, таким образом, сведения к минимуму склонности к растрескиванию при затвердевании. Процессы с высокой плотностью мощности не рекомендуются для некоторых сплавов, таких как 6061 и некоторые сплавы серий 5000, 6000 и 7000, поскольку высокая плотность мощности может привести к испарению упрочняющих элементов, таких как Mg и Zn. Присутствие Mg очень важно в сплавах серий 5000 и 6000; как и Zn в сплавах серии 7000 (Cross et al.2003). Рамасами и Олбрайт (2000) обнаружили, что происходит испарение магния и кремния и снижается твердость металла при сварке алюминиевого сплава 6111-Т4 лазером Nd:YAG мощностью 2 кВт в импульсном режиме, лазером непрерывного действия Nd:YAG мощностью 3 кВт. , или лазер CO 2 мощностью 3–5 кВт.

    Характеристики процессов дуговой сварки

    Дуговая сварка является широко используемым методом соединения. Из доступных в настоящее время процессов дуговой сварки алюминиевые сплавы обычно соединяют с использованием дуговой сварки вольфрамовым электродом в среде защитного газа (GTAW) и дуговой сварки металлическим электродом в среде защитного газа (GMAW).GMAW изначально разрабатывался как процесс с высоким наплавлением и высокой скоростью сварки, облегчаемый непрерывной подачей проволоки и высокими сварочными токами (Regis 2008). Этот процесс универсален, потому что его можно применять для сварки во всех положениях. Процесс может быть легко автоматизирован и поддерживает интеграцию с робототехникой для крупномасштабного производства. Управление процессом при сварке алюминия сильно отличается от управления при сварке стали. Было показано, что алюминиевые сплавы в 28 раз более чувствительны к изменениям скорости подачи проволоки, чем низкоуглеродистая сталь, при одинаковом удлинении проволочного электрода (Quinn 2002).Ряд исследований показал, что при GTAW рекомендуемый режим работы для алюминия и его сплавов — GTAW на переменном токе, но эффект самовыпрямления в дуге требует подавления составляющей постоянного тока, и для повторного зажигания дуги требуется некоторая помощь. Использование высокочастотного транзистора, схемы реверсивного переключателя и обычного источника питания постоянного тока обеспечивает выход переменного тока прямоугольной формы. Сообщалось (Kyselica 1987) об этой технологии, полезной для катодной очистки алюминиевых сплавов. Плоское или полуприподнятое положение идеально подходит для процессов сварки GTAW и GMAW; а потолочная и карнизная сварка особых проблем не представляет.Однако следует избегать нисходящего положения сварки, чтобы не приварить к ванне расплавленного металла, что является частой причиной отсутствия провара. Неспособность обеспечить хороший электрический контакт с землей может привести к плохому запуску или ухудшению стабильности дуги из-за присутствия оксида алюминия на поверхности деталей (Courbiere 2008). В таблице 2 представлены некоторые последние разработки в области смесей защитных газов, используемых при дуговой сварке алюминиевых сплавов, и основные характеристики газов.

    Таблица 2 Специальные смеси защитных газов, используемые при дуговой сварке алюминия, и основные характеристики газа (на основе (Regis 2008))
    Трещины при дуговой сварке и методы предотвращения

    Тепло, выделяющееся при соединении металлов, может вызывать значительные изменения микроструктуры материала, тем самым ухудшая механические свойства основного металла и вызывая деформацию сварного шва.Горячее растрескивание, механизм высокотемпературного растрескивания, является основной причиной почти всех трещин в алюминиевых сварных швах. Горячий крекинг также известен как растрескивание затвердевания, горячее растрескивание и растрескивание в результате ликвации. Растрескивание при затвердевании, пористость сварного шва и ликвационное растрескивание под воздействием тепла — вот некоторые из специфических дефектов, обнаруживаемых при сварке плавлением алюминиевых сплавов (Leonard and Lockyer 2003). При сварке плавлением алюминиевых сплавов средняя часть алюминиевых швов остается в квазистационарном состоянии, но на завершающем конце (сварной кратер) время от времени возникают интенсивные колебания передачи энергии, массы и импульса.Это приводит к нестационарным полям температуры и потока жидкости (Saunders 1997; Dickerson 1998). Поскольку подача тепла прекращается, трещины развиваются из-за отсутствия пластичности металла и из-за напряжения растяжения (Guo et al. 2009). Высокая теплопроводность алюминиевых сплавов способствует более быстрому затвердеванию сварочных ванн, что приводит к образованию трещин в кратерах сварных швов. Высокое тепловое расширение в сочетании с хрупкой структурой чуть ниже температуры затвердевания приводит к тому, что алюминиевые сплавы чувствительны к растрескиванию при затвердевании (Runnerstam and Persson 1995).Затвердевающее растрескивание носит межкристаллитный характер, т. е. по границам зерен металла шва. Отсутствие низкоплавкой эвтектики, присутствующей на границах зерен, препятствует возникновению трещин затвердевания в чистом алюминии. В алюминиевых сплавах с высоким содержанием растворенных веществ чувствительность к растрескиванию очень низкая, поскольку эвтектика в изобилии заполняет и залечивает зарождающиеся трещины. Однако при определенных пределах состава количество эвтектической жидкости достаточно велико, чтобы образовывать сплошные пленки на границах зерен. Это в сочетании с высокой усадкой приводит к растрескиванию при затвердевании.Большинство присадочных материалов на основе алюминия с содержанием Mg или Si от 4 до 5 % масс. успешно предотвращают растрескивание при затвердевании во время сварки. Керр и Катох (1987) наблюдали линейное увеличение длины трещины при соответствующем увеличении дополнительной деформации или подводимого тепла. Согласно исследованиям Pereira et al. (1994), форма сварочной ванны оказывает значительное влияние на образование трещин при затвердевании, а развитие мелкозернистой структуры снижает склонность к образованию трещин при затвердевании.На основе моделирования ликвационного растрескивания в алюминиевом сплаве 7017 (Lu et al. 1996) было отмечено, что уровень приложенного напряжения и температура, при которой прикладывается напряжение, определяют развитие ликвационного растрескивания. Увеличение скорости охлаждения может уменьшить растрескивание. В сварных конструкциях из алюминиевых сплавов горячее растрескивание возникает в результате использования неподходящего присадочного материала, чрезмерного разбавления металла сварного шва основным сплавом и неправильной конструкции соединения (Guo et al. 2009). Вырабатываемое тепло, поддерживающее плавление и соединение металла, может привести к микросегрегации легирующих элементов, таких как медь, магний, кремний и марганец (Chong et al.2003). Восприимчивость к пористости и дефектам плавления ограничивает использование дуговой сварки алюминия в тех случаях, когда качество сварки не имеет первостепенного значения (таблица 3).

    Таблица 3 Общие проблемы, возникающие при сварке плавлением алюминиевых сплавов, металлургические аспекты и стратегии предотвращения (на основе (Kou 2003))

    Внутренние дефекты, ухудшающие качество сварки | Качество сварки и проблемы | Основы автоматизированной сварки

    Соединение на основе расплавленного металла может вызвать дефекты внутри сварного шва из-за явлений, характерных для сварки.
    Как и поверхностные дефекты, эти внутренние дефекты влияют на прочность и качество сварки.
    На этой странице представлены типичные внутренние дефекты, ухудшающие прочность и качество сварки.

    Обязательна к прочтению всем, кто занимается сваркой! Это руководство содержит базовые сведения о сварке, такие как типы и механизмы сварки, а также подробные сведения об автоматизации сварки и устранении неполадок. Скачать

    Этот дефект возникает, когда газ, который не мог выйти до затвердевания расплавленного металла, собирается, образуя сферические полости внутри валика.Если эти газовые полости затвердевают на поверхности валика и оставляют отверстия, они становятся поверхностным дефектом, известным как ямки (открытый дефект).

    Этот дефект возникает, когда молекулы газа захватываются расплавленным металлом и связываются с основным материалом, образуя нечистые соединения, которые остаются внутри валика.

    Этот дефект возникает, когда шлак, образовавшийся во время сварки, затвердевает быстрее, чем затвердевает расплавленный металл, и остается внутри расплавленного металла.

    Этот дефект образуется, когда проникновение меньше желаемого положения или глубины из-за недостаточного подвода тепла к расплавленному металлу или по другим причинам.

    Этот дефект возникает, когда процесс не может должным образом расплавить валик в ранее пройденном нижнем слое (шарик предыдущего слоя) из-за недостаточного подвода тепла к расплавленному металлу.

    Внутреннее растрескивание образует трещины внутри сварного шва.Типичными типами трещин, классифицируемыми как внутренние дефекты, являются растрескивание металла шва (корневая трещина) и растрескивание в зоне термического влияния (ЗТВ) (растрескивание под валиком). Растрескивание металла сварного шва – это дефект, возникающий внутри расплавленного металла. Растрескивание ЗТВ – это дефект, возникающий при быстром охлаждении сварного шва, что делает основной материал хрупким, что приводит к образованию трещин, вызванных усилием сжатия уже затвердевшего участка.

    1. Растрескивание корней
    2. Растрескивание под бортом

    Дом

    .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *