11 група    6.04.2020р.   Урок №135-136

ТЕМА №20.   Дефекти зварних з'єднань  та 

                    швів

Урок №135-136.  Зовнішні дефекти.          

                              Внутрішні дефекти.                                                         

План

             1. Види зовнішніх зварних дефектів.

             2. Види внутрішніх званих дефектів.

  

         Домашнє завдання : І.В. Гуменюк, О.Ф. Іваськів

                                             Технологія електродугового зварювання

                                                   ст.427-433. 

        Для вивчення теми уроків можна використати підручник, або наступний матеріал  

          

         Корисні посилання:

         https://www.youtube.com/watch?v=g0flCx6WRUs

         https://helpiks.org/3-16335.html

         https://www.centr-kachestvo.ru/catalog/dopolnitelnoe-   oborudovanie_1/fotoalbomy-defektov-svarnykh-soedineniy/

         https://naurok.com.ua/prezentaciya-vidi-defektiv-zvarnih-shviv-prichini-h-viniknennya-metodi-kontrolyu-i-usunennya-109861.html

①

Зовнішні дефекти

До зовнішніх дефектів належать:

-         перегрів  металу;

-         нерівномірна геометрія і форма шва.

-         підріз;

-         наплив;

-         пропал;

-         кратер;

-         непровар

Підрізи – це  дефекти зварних швів, місце зменшення товщини  основного метала у вигляді канавок, які  розташовані вздовж  зварювального шва.

Причини виникнення:

Неправильне ведення електрода  з осі стику,  велика сила зварювального струму  і напруга на дузі.

Виправляються такі дефекти  шляхом підварювання.

Напливи –  це утворення в наслідок  натікання металу шва  на основний метал  але з ним не  сплавлюється.

Причини виникнення:

Недостатня  напруги на дузі,  наявність на кромках  основного металу  товстого шару окалин,  велика кількість присаджувального матеріалу.

Пропали – це  дефекти зварювання, які  проявляються витіканням із зварної ванни  через отвір у шві  з утворенням порожнини.

Кратери – це  дефекти зварних  швів у вигляді заглиблень, які  залишаються в певних місцях дуги.

Свищі –  дефекти у вигляді  порожнин у звичайних  швах, які  виходять на їх поверхні.

Форма та розміри швів залежать від товщини матеріалу, який зварюється. їх задають технічними умовами і вказують на кресленнях. При зварюванні плавленням як правило регламентують: ширину шва l, висоту посилення шва h проплавлення h₁.

Для таврових і напусткових з'єднань регламентують катет шва k, висоту робочого січення h. Шви можуть мати нерівномірну ширину за довжиною, нерівномірну висоту, напливи, підрізи-сідло-вини, нерівномірну величину катетів у кутових швах і з'єднаннях.

Дефекти форми швів виникають внаслідок відхилення від технології при автоматичному зварюванні (порушення швидкості подачі дроту, швидкості зварювання) та низькій кваліфікації зварника при ручному зварюванні.

Неправильна форма швів, особливо надмірне посилення, різкі переходи від шва до основного металу та інші можуть суттєво знижувати працездатність з'єднань, особливо при динамічних чи вібраційних навантаженнях, а також у крихких матеріалах.

Деякі зовнішні дефекти часто підлягають як поверхневі нещільності швів (особливо характерно для внутрішніх дефектів). До них відносяться підрізи, незаварені кратери, горбистість, пропали, свищі тощо.                                     

Підрізи — дефекти зварного з'єднання, місцеве зменшення товщини основного металу у вигляді канавок, які розташовуються вздовж межі зварного шва (рис.1, а). Підрізи відносять до зварних дефектів, які дуже часто зустрічаються при зварюванні кутових швів з високою напругою дуги і у випадку неточного ведення електрода. Одна з кромок проплавляється глибше, метал стікає на горизонтально розташовану деталь і його не вистачає для заповнення канавки.

У стикових швах підрізи утворюються рідше. Часто при підвищеній напрузі дуги і великій швидкості зварювання утворюються двобічні підрізи. Такі підрізи утворюються й у випадку збільшення кута розробки при автоматичному зварюванні.

Однобічні підрізи можуть спричинювати зміщення електрода з осі стику і неправильне ведення електрода, особливо при зварюванні горизонтальних швів на вертикальній площині.  

Напливи — дефекти зварного з'єднання, які утворюються при натіканні металу шва на основний метал, але з ним не сплавляється (рис.1,б). Напливи можуть утворитися через недостатність напруги дуги, наявності на зварних кромках товстого шару окалини, лишньої кількості присадкового матеріалу. В кільцевих поворотних стикових швах поява напливів викликається неправильним розташуванням електрода відносно зеніту. Напливи можуть мати невелику довжину або бути протяжними.

Пропали — дефекти зварювання, які проявляються витіканням металу зварної ванни через отвір у шві з утворенням у ньому порожнини (рис. 2).

Причиною виникнення пропаду може бути велика сила зварювального струму, збільшення зазору між кромками, недостатня товщина підкладної стрічки або її нещільне прилягання. При зварюванні поворотних кільцевих швів появі пропалів сприяє зміщення електрода від зеніту у бік обертання виробу. Це викликає стікання рідкого металу з-під кінця електрода; виникає більш активна пропалююча дія дуги. Дефектні місця повинні бути видалені й заварені заново.

Кратери — дефекти зварних швів у вигляді заглиблень, які залишаються в місцях обриву дуги (рис. 3).

Усадочні крихкості в кратерах часто є причиною утворення тріщин. Тому дефектні місця повинні бути зачищені та заварені. У випадках механізованих видів зварювання застосовують вивідні планки, на яких закінчують шви. Потім планки з кінцями швів і кратерами на них видаляють. В електричних схемах автоматів передбачають такі елементи, які забезпечують можливість автоматичного заварювання кратера.

Наскрізні дефекти

Свищі — дефекти у вигляді порожнин у зварних швах, які виходять на їх поверхню (рис. 4).

Свищі, як правило, розвиваються з канальних пop. Значна кількість поверхневих дефектів сигналізує також про наявність внутрішніх дефектів.

②

Внутрішні дефекти

Утворення внутрішніх дефектів при зварюванні пов'язано з металургійними, термічними та гідродинамічними явищами, які проходять при формуванні зварного шва.

 До внутрішніх дефектів належать:

- тріщини (гарячі й холодні);

- непровари (несплавлення);

- пори;

- шлакові включення;

- вольфрамові включення;

- оксидні включення.

Тріщини — дефекти зварних швів, макроскопічні й мікроскопічні руйнування, порожнини, які утворилися з дуже малим Початковим розкриттям. Під дією залишкових і робочих напружень тріщини можуть поширюватись з дуже великими швидкостями. Тому викликані ними крихкі руйнування проходять майже миттєво й дуже небезпечні.

Залежно від температури, при якій вони виникають, розрізняють гарячі та холодні тріщини.

Гарячі тріщини — це руйнування металу, який кристалізується і проходить по рідких прошарках під дією напружень розтягу (рис. 5). Ці напруження проявляються внаслідок примусової усадки металу шва і нерівномірного нагрівання ділянок основного металу, який прилягає до нього.

Утворення гарячих тріщин пов'язане із спільною дією двох факторів. По мірі кристалізації скорочується кількість рідкої фази, що призводить до зменшення деформаційної властивості сплаву. Крім того в температурному інтервалі крихкості пластичні властивості сплаву найнижчі.

Кристалізаційні тріщини утворюються, якщо пластична деформація за час перебування металу в температурному інтервалі крихкості пройде в ньому пластичність сплаву. Для гарячих тріщин характерним є мікрокристалізаційний вид руйнування, який розвивається по межах зерен при наявності між ними рідкого прошарку, або ж за рахунок проковзування між зернами, яке проходить при підвищених температурах після закінчення процесу кристалізації. Гарячі тріщини можуть виникнути як в основному, так і в металі зони термічного впливу. Вони бувають поздовжніми, поперечними, поздовжні з поперечними розгалуженнями, можуть виходити на поверхню або залишатися схованими. Можливість утворення гарячих тріщин залежить від хімічного складу металу шва, швидкості наростання та величини напруження розтягу, форми зварювальної ванни й шва, розміру первинних кристалітів. Вона збільшується з підвищенням у металі шва вуглецю, кремнію, нікелю, шкідливих домішок сірки та фосфору. Стійкість зварних швів проти утворення гарячих тріщин підвищують марганець, хром, частково кисень, а також зниження величини і швидкості наростання розтягуючих зусиль. Останнє досягається зменшенням жорсткості вузлів, застосуванням способу зварювання з порошкоподібним присаджувальним матеріалом, використанням спеціальних технологічних прийомів (попередній підігрів тощо). Вплив коефіцієнт форми шва на вірогідність утворення тріщин не однозначне . При значенні коефіцієнта форми шва менше 1,8 і більше 10 опірність виникнення гарячих тріщин знижується навіть при відносно невеликому вмісті вуглецю.

Холодні тріщини найчастіше утворюються в зоні термічного впливу, рідше в металі шва зварних з'єднань середньо- і високолегораних сталей перлітного і мартенситного класів (рис. 6).

Поява холодних тріщин пояснюється дією комплексу причин. Одна з них — це вплив високих внутрішніх напружень. Вони виникають у зв'язку з об'ємним ефектом, який сприяє мартенситному перетворенню, що проходить в умовах зниження пластичності металу. Тому холодні тріщини виникають як при температурах розпаду залишкового аустеніту (120°С і нижче), так і при кімнатній температурі через декілька хвилин, а часом і через більш тривалий термін після закінчення зварювання. Високі внутрішні напруги можуть також розвиватися внаслідок адсорбції розчиненого в металі водню на поверхнях внутрішніх дефектів і накопичення його в мікронещільностях. Вважають також, що холодні тріщини виникають при сповільненому руйнуванні металу під дією напружень, які накопичуються на межах зерен. Ці напруження є перпендикулярними напрямку дії нормальних напружень.

Непровари — це ділянки зварного з'єднання, де відсутнє сплавлення між зварними деталями, наприклад, у корені шва, між основним і наплавленим металом (по кромці), або між суміжними шарами наплавленого металу.

Поверхні непровару покриті тонкими оксидними плівками та іншими забрудненнями. Дуже часто пустоти, утворені непроварами заповнюються шлаком. Закінчення непроварів У металі шва або на межі сплавлення, як правило, мають дуже мале розкриття. Непровари зменшують робочий переріз зварного шва, що Може призвести до зниження працездатності зварного з'єднання.

Питання для самоконтролю.

1.   Пора – це…

2.   Назвіть види зовнішніх дефектів.

3.  Назвіть види внутрішніх дефектів.

4.  Назвіть причини утворення шлакових включень.

5.   Чи можна виправити кратер?

6.  Як виправити підріз?