Какую температуру выдерживает холодная сварка после застывания: характеристики, условия и особенности применения

Одними из самых качественных производителей холодной сварки за рубежом считаются фирмы ABRO и Hi-Gear. Потому опытные специалисты советуют покупать клей именно этих марок. Что касается отечественного производства, можно также выделить два состава, «Алмаз» и «Полимер».

Как выбрать холодную сварку

Существует несколько видов состава. Поэтому качество соединения напрямую будет зависеть от правильности выбора клея. Можно выделить 4 основных вида холодной сварки.

1. Для металлических деталей. Такой клей отлично походит для самых разных видов металла и в своем составе имеет металлический наполнитель.
2. Для автомобильного ремонта. Он имеет схожесть с первым видом, но состав клея включает в себя дополнительные компоненты для работы именно с автомобильными деталями.
3. Универсальная сварка. Этот вид клея предназначен для соединения различного рода материалов, а именно дерева, металла или полимеров.
4. Холодный клей для подводной сварки. Чаще всего он используется для соединения трубных конструкций.

Специалисты не рекомендуют использовать сварку, предназначенную, к примеру, для подводного соединения, для склейки автомобильных деталей, так как качество и надежность такой стыковки будут находиться на нулевом уровне.

Заключение

Холодный клей – достаточно простой способ добиться хорошего уровня стыковки. Все будет зависеть от правильного подбора клея под определенный вид материала и от подготовительных работ, которые стоит в обязательном порядке провести перед началом сварки.

характеристики, инструкция по применению, возможность использования для металла и систем отопления, а еще какую температуру и давление выдерживает? – Механическая сварка на Svarka.guru

Холодная сварка – это высокопластичный полимер, обладающий высокой адгезией ко многим материалам. Простыми словами, холодная сварка – это быстросохнущий клей, инертный к нефтепродуктам, использование которого не требует специальных навыков или особого оборудования.

Характеристики

• Эпоксидная смола. База состава, которая отвечает за качественные характеристики – однородность и пластичность.
• Металлическая составляющая. Компонент, обеспечивающий прочность соединения.
• Сера и прочие элементы. Добавочные вещества, улучшающие параметры продукта.

Как выглядит холодная сварка: в зависимости от своей консистенции встречаются пластичные и жидкие составы. Пластичные составы напоминают детский пластилин. Представляют собой слоеные бруски. Жидкая сварка выпускается на основе эпоксидной смолы. Она твердеет благодаря химическому взаимодействию с отвердителем. Такие составы не содержат вредных веществ. Сочетаются с армирующими материалами.

Теоретически, лучшая прочность соединения может превышать крепость основного материала. Сварка металлических деталей можно выполняться и холодным способом. Однако на практике, сварка плавлением справится с соединением гораздо лучше.

На качественные параметры соединения зависят от качества клея, подготовки поверхности и соблюдения правил применения. Первичная крепость соединения достигается в течение 20-30 минут. Окончательная кристаллизация происходит в течении нескольких часов.

Классификация

По сферам применения холодную сварку можно классифицировать следующим образом:

1. Универсальная. Применяется для соединения различных материалов – металла, дерева, керамики, пластика. Широко известна универсальная холодная сварка отечественного производства «Алмаз».
2. Металлическая. Специализированный клей, который выпускается для различных видов металла. Отличается металлическим наполнителем, который определяет профильное направление соединения.
3. Автомобильная. Холодная сварка для ремонта транспортных средств, помимо металлической составляющей, включает в себя комплекс присадок, которые защищают шов от агрессивного воздействие кислот и растворителей. Также повышается устойчивость к механическим воздействиям и вибрации.
4. Водостойкая. Широко применяется в ремонте сантехники. Отличаются особой влагопрочностью. Продукты для срочного ремонта сантехники разрешено использовать на влажных поверхностях, например, для устранения утечек в водопроводных трубах.
5. Термостойкая. Устойчива к температурным воздействиям в широком диапазоне. Выдерживает температуру от -20 Сº до +200 Сº.

[stextbox id=’warning’]Также на нашем сайте вы сможете найти информацию о холодной сварке для пластмассы.[/stextbox]

Критерии выбора

Выбор состава зависит от сферы применения и структуры материалов соединяемых поверхностей.

Температурный режим

По своим характеристикам холодная сварка российского производства не уступает зарубежным аналогам, хотя стоит на порядок дешевле.

Отличается низкой термостойкостью – при температуре + 120-140 Сº соединение теряет свойства.

Герметики

Преимуществом и одновременно недостатком универсальных продуктов является низкая избирательность. Для ремонта сантехники рекомендуем использовать специальные водостойкие продукты. В первую очередь они являются герметиками, поэтому не ждите от них высоких клеящих свойств и устойчивости к перепадам температур. Для удобства в использовании производятся в жидком виде.

Для автомобилей

Автосварка отличается высокой стойкостью со всеми негативным воздействиям, которые могут возникнуть в процессе эксплуатации автомобиля – вибрациями, повреждениями, перепадами температур. Непригодна к применению под водой. Высокая прочность соединения – выдерживает до 20 Н.

Автомобильной сваркой можно укрепить болтовое соединение, устранить течь в топливном баке, радиаторе или трубопроводной магистрали. Широко известна сухая сварка для радиаторов.

Отличия от прочих разновидностей

Холодная сварка считается клеем, хотя по своим техническим характеристикам является самостоятельным продуктом.
Основным отличием продукта является то, что он негорючий, водостойкий и устойчивый к высокотемпературным воздействиям. Большинство клеящих составов не могут похвастаться аналогичными свойствами. Холодная сварка приобретает свои свойства не зависимо от толщины наносимого слоя. Это позволяет использовать ее для устранения механических повреждений. Достаточно нанести слой герметика на поврежденный участок, и дождаться отвердения. После застывания ремонтная поверхность подлежит обработке.

Значение наполнения

Продукт универсального исполнения является клеем. Обращайте внимание на материал, который необходимо склеить. Для холодной сварки металла лучше всего подойдет сварка с металлическим наполнителем.
[stextbox id=’warning’]Для склеивания металла выбирайте продукт с тем же наполнителем. Например, для соединения алюминия необходим алюминиевый наполнитель, для чугуна – чугунный и т. п. В этом случае будет достигнут наилучший эффект.[/stextbox]

Методы

Хотя метод и называется «сваркой», на самом деле это склеивание материалов без температурного воздействия. Благодаря металлической составляющей затвердевший шов внешне напоминает сварочный – отсюда и название. Использование вместо обычной сварки целесообразно в следующих ситуациях:

1. Будущее соединение будет подвержено воздействию вибрации и скручиванию.
2. Шов соединения имеет криволинейное направление.

Виды

• Точечная сварка является наиболее распространенным методом использования. Особенно часто она применяется при соединении цветных металлов. Применение клея не требует применения специального оборудования. Самым дорогим инструментом является пуансоны.
• Роликовую сварку делят на несколько технологических категорий – одностороннюю, двухстороннюю и ассиметричную. Характеризуется образованием цельного неразрывного соединения.

Преимущества и недостатки

К преимуществам холодной сварки относят:

• простота использования;
• химическая устойчивость;
• экологичность;
• низкая стоимость;
• скорость соединения;
• компактность;
• термостойкость.

Ярко выраженных недостатков метод не имеет. Стоит отметить, что классические методы соединения обладают лучшими свойствами – дуговая сварка надежнее соединит металл, а болтовое соединение будет крепче держать деревянные бруски.
Таким образом, холодная сварка является прекрасным инструментом для экстренного проведения ремонта.

Где можно применять?

Проводит ли холодная сварка электрический ток? Нет, её свойства позволяют соединять металлы, находящиеся под действием напряжения: клей не способен проводить электричество. Перед соединением отключите от электрического тока соединяемые элементы.

Жидкости. Химический состав жидкости не имеет значения.

Для склеивания каких материалов?

Что можно клеить холодной сваркой? Как было сказано выше, рассматриваемый продукт способен соединять различные материалы:

• металл;
• стекло;
• пластиковые элементы системы отопления;
• линолеум;
• ковролин;
• пластмасса;
• камень.

Как пользоваться жидким и сухим сварочным составом?

Правила безопасности при работе

Холодная сварка – нетоксичный материал. Ее применение не требует использования защитных очков или средств защиты органов дыхания. Основным требованием безопасности некоторых продуктов является защита кожного покрова и слизистой оболочки от непосредственного контакта с клеем. В случае попадания на кожу следует хорошо промыть контактный участок большим количеством воды и обратиться к врачу. Это относиться к готовой смеси – контакт с высохшим продуктом не принесет вреда здоровью.
Посуда для подготовки смеси должна быть чистой, без содержания посторонних элементов. Дальнейшее использование посуды для приема пищи нежелательно.

Технология работы

Порядок работы с холодной сварки следующий:

1. Подготовьте поверхность. Клей наносится только на чистую, сухую и обезжиренную поверхность. В случае необходимости произведите обработку абразивом. От качественной подготовки зависят эксплуатационные свойства соединения.
2. Намочите руки водой. Клей не будет липнуть к рукам – это не позволит нарушить соотношение элементов состава.
3. Подготовьте клей. Действуйте согласно инструкции к продукту. В процессе подготовки смесь может нагреться.
4. Нанесите состав на места соединения. Эта процедура не должна занимать более 3 минут.
5. Фиксация соединения. Ждите высыхания. Время кристаллизации указано в инструкции по применению.

Рекомендации

Холодная сварка нашла множество применений в быту. С ее помощью можно устранить утечки в системах отопления, водопровода или канализации. Разбитая керамика, поврежденные стенки аквариума, трещины корпуса самогонного аппарата, ремонт инструмента – это далеко не весь список проблем, в решении которых может помочь эпоксидный клей.

У автолюбителей холодная сварка пользуется заслуженным уважением. Клей выручит в случае необходимости аварийного ремонта отопительной системы или бензобака автомобиля. Водители могут устранить течь радиатора в дорожных условиях. Однако следует помнить, что данная мера является временной и не избавит от необходимости ремонта радиатора.

Для ремонта глушителя следует выбрать термостойкий клей. При условии качественной подготовки и соблюдении технологий глушитель может прослужить значительный срок. Известны производители, которые специализируется исключительно на производстве автогерметиков.

[stextbox id=’warning’]Существуют специальные автомобильные герметики, способные устранить механические повреждения прокладки головки блока цилиндров или сальников двигателя.[/stextbox]

Они могут стать серьезным подспорьем в дальнем путешествии – поломка может произойти на любом участке дороги, а рядом может не быть специализированной СТО для ремонта автомобиля.

Заключение

Как показывает практика, холодная сварка может помочь решить своими руками многие бытовые проблемы с утечками чугунных батарей отопления или соединением поверхности. Многие автолюбители помнят, как с ее помощью закрепили соскочивший болт, или заделали потекший радиатор. Помните, что холодная сварка не справиться с серьезными поломками.
Поэтому не рекомендуем использовать холодную сварку только в случае аварийного ремонта.

[stextbox id=’info’]Слесарь-сантехник Воронежского ЖКХ Ленинского района, Еремин Владимир Анатольевич. Опыт работы – 14 лет: «Я работаю сантехником в ЖКХ. Большую часть времени я занимаюсь аварийными заявками. В связи с множеством поломок не имею возможности носить все расходники и материалы с собой. Очень часто выручает холодная сварка. Она позволяет выиграть время для подготовки к работам».[/stextbox]

«Холодная сварка» — клей, но не сварка

Сейчас на рынке представлено множество клеевых смесей и клеевых стержней под общим торговым названием «Холодная сварка» или «Быстрая сталь». На самом деле никакого отношения к сварке они не имеют потому что:

Холодная сварка

сварка давлением при значительной пластической деформации без внешнего нагрева соединяемых частей

Это не холодная сварка т.к. не происходит пластической деформации соединяемых деталей.

Сварка

процесс получения неразъемных соединений деталей посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном (общем) нагреве или пластическом деформировании, или совместном действии того и другого

Это не сварка, поскольку нет нагрева или пластического деформирования и тем более установления межатомных связей между соединяемыми частями.

ВНИМАНИЕ! Если вам все-таки интересно: «Что такое холодная сварка?» см. статью Холодная сварка металлов – никакого волшебства!

В данной статье мы подробно остановимся на рассмотрении клея и стержней «Холодная сварка».

«Холодной сваркой» называют композиционные полимерные материалы, используемые как для ремонта металлов (сталь, чугун, алюминий, медь, титан и т.д.), так и для ремонта изделий из дерева, пластика и керамики.

Клей «Холодная сварка» двухкомпонентный и поставляется в двух тюбиках:

1. эпоксидная смола с пластификатором и наполнителем
2. отвердитель

Рисунок 1 – Двухкомпонентный клей

Эпоксидные смолы в чистом виде непрочны и плохо выдерживают вибрации и ударные нагрузки, именно поэтому необходим пластификатор (компонент для  повышения эластичности эпоксидной смолы). Наполнитель необходим для предания особых свойств эпоксидным смолам: теплопроводности, термостойкости, абразивостойкости и т.п. В зависимости от требуемых свойств «холодной сварки» в качестве наполнителя выступают порошки металлов (алюминий, сталь, чугун и т.д.) а также минеральные и искусственные наполнители.

В качестве отвердителя преимущественно используют полиэтиленполиамин или аминный отвердитель, который вступая в химическую реакцию с эпоксидной смолой, производит процесс затвердевания.

Механические свойства, время застывания, рабочая температура и область применения клея «холодная сварка» зависит от входящих в его состав компонентов.

Ниже представлена обобщенная инструкция для клея и замазки «холодная сварка», которая может меняться в зависимости от марки и производителя:

Инструкция для клея «холодная сварка»:

1. Перед «сваркой» тщательно зачистить и обезжирить поверхность. Поверхность должна быть чистой, сухой без следов масла и жира.
2. Подготовку клея и «сварку» производить в проветриваемом помещении. Пары клея могут оказывать раздражительное действие на слизистую глаз и носа.
3. В емкость для смешивания выдавить в равных объемах (для разных клеев объемы могут быть разными) компоненты клея и тщательно смешать до получения однородной по цвету и вязкости массы. Время использования клея в зависимости от температуры окружающей среды, марки и производителя — от 10 до 60 минут.
4. Нанести клей на обе «свариваемых» поверхности деталей и соединить вместе. Удалить излишки клея сухой или смоченной в растворителе тряпкой. При соединении поверхности нет необходимости прикладывать большие усилия или использовать пресс.
5. Оставить склеиваемую деталь для первоначального застывания клея, в зависимости от марки и производителя минимум от 5 — 60 минут, в состоянии покоя.
6. Время полного застывания клея зависит от температуры окружающей среды и марки, и варьируется в пределах от 12 до 24 ч.
7. Хранить в сухом помещении при температуре 25±10°С.

Стержни или замазка «холодная сварка» производится в виде двух однородных или одного двухслойного бруска.

Рисунок 2 – Срез двухслойного бруска

Инструкция для замазки «холодная сварка»:

1. Перед «сваркой» тщательно зачистить и обезжирить поверхность. Поверхность должна быть чистой, сухой без следов масла и жира.
2. Отрезать нужное количество клея, смочить руки водой или одеть защитные перчатки и тщательно размешать клей 3 — 5 минут до состояния пластичности и однородности. В процессе смешивания замазка может нагреться. Время использования клея в зависимости от температуры окружающей среды, толщины слоя, марки и производителя — от 4 до 60 минут.
3. Нанести необходимое количество компаунда для ремонта или формовки детали. Для разглаживания допускается использовать мокрый шпатель.
4. Оставить деталь для застывания замазки от 10 до 60 минут в зависимости от температуры окружающей среды, толщины слоя, марки и производителя.
5. Время полного застывания замазки зависит от температуры окружающей среды и марки, и варьируется в пределах от 12 до 24 ч. После чего можно произвести шлифовку и покраску места «сварки»
6. Хранить в сухом помещении при температуре 25±10°С.

Рекомендации по применению «холодной сварки»:

1. Склеивать только материалы, указанные в инструкции к «холодной сварке»

2. Применять холодную сварку только для условий указанных в инструкции (температура, влажность, маслостойкость и т.д.)

3. Для стыковых и нахлесточных соединений плоских деталей лучше применять клей, а для таврового, углового соединения или заделки отверстия – замазку

Рисунок 3 – Результат применение «холодной сварки» для склейки разбитого вазона

Рисунок 4 – Применение «холодной сварки» для заделки отверстий в крышке

4. При исправлении трещины в горизонтальном или в вертикальном положении предпочтение стоит отдать замазке. Но также допускается применение и клеевой смеси при условии использования армировочной сетки, заплатки из стеклоткани или металлической сетки. Напоминаем, что при исправлении трещин концы трещины необходимо обязательно засверлить.

Рисунок 5 – Применение замазки «холодная сварка» для заделки отверстия в трубе

Рисунок 6 – Применение замазки для таврового соединения трубы с пластиной

5. При исправлении вмятин независимо от положения предпочтительно использовать замазку, но при необходимости вмятину на горизонтальной поверхности можно залить клеем.

инструкция по применению, характеристики и отзывы, сколько сохнет

Часто в жизни приходится сталкиваться с аварийными ситуациями в виде протечек труб, пробоин в радиаторе и бензобаке и т. д. Чтобы быстро исправить такую неприятность рекомендуется использовать клеящую смесь (холодную сварку) Abro Steel. Она хорошо известна на строительном рынке и получила положительные отзывы от многочисленных покупателей, так как обеспечивает надежное и качественное соединение.

Особенности

Холодная сварка является уникальным клеящим материалом, в состав которого входят стальной порошок и эпоксидная шпаклевка. Эти компоненты в процессе производства тщательно смешиваются, после чего вступают в химическую реакции с отвердителем, образуя универсальную массу, устойчивую к воздействию высоких температур и агрессивных сред. Несмотря на то что материал содержит в себе металлический наполнитель, в застывшем состоянии он абсолютно нейтрален к щелочам, кислотам, воде и плохо проводит электричество.

Свои эксплуатационные характеристики холодная сварка начинает проявлять, спустя нескольких минут после ее смешивания и нанесения на поврежденные детали. Однородная масса готова к использованию сразу же, ею наполняют все полые участки и трещины, после чего она постепенно достигает прочности и уже через один час окончательно застывает.

Затем обработанную смесью поверхность можно подвергать механической обработке, учитывая следующие особенности:

• места соединений, покрытые клеящей массой, неустойчивы к ударным деформациям;
• холодная сварка сохнет быстро, и уже через час после ее нанесения она отлично выдержит такие воздействия, как растяжение и сжатие;
• склеенные составом детали могут при изгибе и кручении оказывать небольшое сопротивление;
• застывшая смесь при сжатии не деформируется.

Работы по нанесению холодной сварки нужно выполнять при нормальном температурном режиме, так как его снижение или повышение может замедлить процесс застывания. Кроме этого, в клей категорически запрещается добавлять другие компоненты, ускоряющие застывание. Повышенная концентрация отвердителя повлияет на физические свойства материала, и он потеряет свои первоначальные характеристики.

Клеящий состав обычно имеет белый цвет, но в продаже также встречается и черная сварка, которая предназначена для ремонта прорывов и сквозных отверстий.

Высокотемпературная холодная сварка Abro Steel имеет ряд преимуществ:

• позволяет создавать высококачественные соединения, устойчивые к большим нагрузкам;
• применяется для склеивания любых твердых элементов;
• подходит для работы в неблагоприятных условиях;
• прочность и долговечность;
• удобная расфасовка и простота в использовании.

Что же касается недостатков, то их нет. Если смесь правильно хранить и соблюдать все правила эксплуатации, то компоненты не утратят свои показатели и обеспечат надежное крепление деталей.

Сфера применения

Abro Steel представляет собой универсальное клеящее средство, которое идеально подходит для склеивания однородных элементов из цветных, черных металлов, дерева, стекла, керамики и пластика. Как правило, ее применяют при проведении ремонта автомобильной, плавательной техники, для устранения порывов и трещин в трубопроводах. Кроме этого, клеящая смесь незаменима при ремонте корпусной мебели и реставрации покрытий из бетона или камня.

При помощи такого материала можно не только устранить пробои в авторадиаторе и двигателе автомобиля, но и осуществить надежную герметизацию кузова, металлических частей и аккумуляторных батарей. Во время ремонта плавательных средств, клеящим составом обрабатывают корпус судна, а также крепят элементы настройки и детали приборов. Огромным спросом пользуется холодная сварка и в быту, ее приобретают для ремонта ванн, раковин, унитазов и декоративной отделки. Кроме этого, если в квартире случился прорыв трубопровода, то без экстренного ремонта не обойтись. В этом случае мастера применяют клеящую смесь и восстанавливают системы водоснабжения, нанося массу на поврежденные соединения.

Можно сказать, что холодная сварка торговой марки Abro Steel считается многофункциональным продуктом, который характеризуется высоким качеством и помогает мгновенно устранять аварийные ситуации в любых условиях.

Как пользоваться?

Перед тем как применить клеящий состав (например, AS 224), необходимо тщательно подготовить рабочую поверхность, которая подлежит восстановлению, это обеспечит прочное и качественное склеивание. Поврежденные места обязательно обезжиривают и очищают от химических загрязнений и краски. В случае экстренных устранений пробоин и заделки разрывов можно обойтись без предварительных мероприятий, но в таких ситуациях качество соединений будет ниже.

Это касается и ремонта наполненных жидкостью емкостей, когда смесь наносят под поверхностью воды. Благодаря инертным свойствам материала, им можно герметизировать аквариумы, бойлеры, яхты и лодки без предварительной подготовки поврежденных участков, создавая прочное крепление в воде.

После того как поверхность очищена и отшлифована, применяется простая инструкция.

• Отрезается нужное количество сварки. Делать это нужно перпендикулярно, потом необходимо смочить водой руки и хорошо смешать состав до получения однородной массы. Смесь во время перемешивания немного нагреется, поэтому пугаться не стоит.
• Смесь наносится на основание и ей придают нужную форму. Если ремонт осуществляется под водой, то ее следует просто прижать к поверхности и выждать, пока она не зафиксируется.

Подобные действия можно выполнять и для восстановления резьбовых соединений, так как в состав холодной сварки входят наполнители из стальных опилок. В данном случае на поврежденное место наносят слой смеси и после ее полного застывания осуществляют механическую обработку, чтобы получить поверхность цилиндрической формы. Затем при помощи специального оборудования выполняется нарезка резьбы.

Обзор холодной сварки Abro Steel смотрите далее.

6 часто задаваемых вопросов о сварке в холодных условиях

Несмотря на наши сверхчеловеческие подвиги в сфабриковании, мы все смертные здесь, в Уайли, и мы дрожали через то, что кажется долгой зимой. Это заставило нас задуматься, мы знаем, что Крепость Одиночества Супермена находится где-то в Арктике: как он справляется с холодом?

А что, если ему нужно произвести какие-то работы на улице? С его тепловым зрением, вероятно, он чертовски хороший сварщик, но повлияют ли низкие температуры на его работу? Вот что ему нужно знать.

Но другим сварщикам не повезло. Возьмите людей, которые работают на трубопроводах и на месторождениях. Похоже, они то ли в пустыне потеют, то ли мерзнут на морозе. Кроме того, есть строители, которые могут работать на мосту или высоко на башне.

Сварка — это термический процесс: мы нагреваем два куска металла выше их точки плавления и позволяем им сплавиться. (Да, иногда мы тоже добавляем присадку.) Тогда кажется разумным предположить, что температура окружающей среды будет влиять на процесс сварки. Фактически, это один из наиболее часто задаваемых вопросов о сварке на холоде. Вот наш ответ на этот и пять других часто задаваемых вопросов о сварке при низких температурах (не при низкотемпературной сварке — это другое дело.)

1. Что следует учитывать перед сваркой при низких температурах?

Есть две вещи, о которых нужно подумать: ваша одежда и ваше снаряжение.

Одежда. Вам нужно сохранять ощущение в пальцах, и вы не можете позволить себе отвлекаться, так что соберетесь. Это особенно важно, если вы будете работать в воздухе. Даже всего в нескольких футах от земли вы можете поймать намного больше ветра, и это просто вытянет тепло прямо из вас.

Оборудование. Все, что связано с водяным охлаждением, может замерзнуть, поэтому убедитесь, что оно должным образом защищено. Вы также можете заметить, что электронные компоненты не любят экстремально низкие температуры, поэтому, если вы собираетесь выходить на улицу при отрицательной погоде, проверьте характеристики вашего оборудования. И очевидно, что в холодную погоду аккумуляторы быстро умирают.

2. Как низкие температуры влияют на свариваемые материалы?

Простой ответ: большинство металлов становятся более хрупкими при низких температурах.

Более полезный ответ: Металлы имеют температуру перехода из пластичного в хрупкое состояние или DBTT. Это температура (на самом деле это более узкий диапазон), при которой пластичность резко падает. Во многих сталях этот переход происходит при температуре около 32 ° F (0 ° C), и это одна из причин, по которой Титаник так быстро разрушился: вода была ниже температуры перехода из пластичного в хрупкое состояние, поэтому сталь корпуса была особенно хрупкой.

У нержавеющей стали с другим составом DBTT намного ниже.Типичные значения составляют около -328 ° F (-200 ° C), и не многие из нас когда-либо будут проводить сварку в таких условиях!

Итог: если вам нужно сваривать при температуре ниже точки замерзания, проверьте спецификации материалов для DBTT.

3. Есть ли какие-либо особенности при сварке штучной сваркой?

Да. Проблема здесь действительно в том, что палочки попали в влагу. Перепады температуры могут вызвать конденсацию, а это плохо. В общем, держите палочки в тепле и сухо, пока они вам не понадобятся.При необходимости вы можете купить специальные сварочные стержни для низкотемпературных работ. Lincoln Electric, например, предлагает линейку Kryo для низкотемпературной морской сварки.

4. Влияет ли температура на прочность сварного шва?

Да! Проблема здесь в холодном растрескивании (этот термин кажется особенно уместным в данном контексте), вызванном слишком быстрым охлаждением. Скорость потери тепла пропорциональна разнице температур, которая говорит нам о том, что в холодных условиях сварное соединение остывает быстрее.Есть и другие факторы, такие как химический состав стали, количество водорода в сварном шве и влажность окружающей среды, но, вообще говоря, существует больший риск образования холодных трещин при сварке при низких температурах.

Не забывайте, что холод влияет не только на охлаждение, но и на разогрев при сварке. Если свариваемые материалы очень холодные, вам понадобится больше тепла, чтобы сделать сварной шов. В тонком материале удар довольно небольшой, но вы можете увидеть разницу в больших и тяжелых сварных деталях.

Наконец, мы слышали о людях, накидывающих изоляционное одеяло на сварное соединение, чтобы снизить скорость охлаждения.Надо подумать.

5. Какую роль играет предварительный нагрев?

Еще одно решительное да! Предварительный нагрев снижает напряжение и деформацию сварного шва, а также помогает защитить от образования холодных трещин. Сварочные нормы обычно предлагают рекомендации по предварительному нагреву, поэтому следуйте им.

Нужен простой наглядный помощник, чтобы определить, достаточно ли горячие материалы для сварки? Существуют специальные мелки, плавящиеся при определенной температуре. Нанесите их на заготовки и наблюдайте, как мелок расплавится, когда материал станет достаточно горячим.

6. Указывают ли сварочные нормы что-либо о низких температурах при сварке?

Забавно, что вы спросите, да, они спрашивают. Здесь не место вдаваться в подробности — проверьте сами соответствующие коды, — но мы можем предложить несколько общих указателей.

Для тех, кто работает на мостах, соответствующие нормы запрещают сварку при температуре окружающей среды ниже 0 ° F (-18 ° C).

Коды для работы с трубопроводами и сосудами высокого давления немного удобнее для человека, выполняющего сварку.У них минимальная температура 32 ° F (0 ° C).

И, наконец, правила сварки ASME запрещают сварку при температурах ниже 50 ° F (10 ° C).

Мы не связывались с нашими сварщиками здесь, в Wiley, но подозреваем, что они поддерживают ASME, когда речь идет о минимальной температуре. Конечно, это не имеет ничего общего со сваркой, а связано с их комфортом!

Сварка — это термический процесс, поэтому естественно, что температура оказывает влияние.Самое главное — следить за скоростью охлаждения, поскольку слишком быстрое охлаждение может снизить прочность сварного шва. И всегда соблюдайте соответствующие правила сварки.

Что касается того, как наш Человек из стали справляется с холодом, мы никогда не видели его в пальто, так что, возможно, он этого не чувствует. Опять же, он носит трусы снаружи, так что это говорит о его гардеробе и чувстве одежды?

Структура затвердевания — обзор

Структура затвердевания первичного чугуна

Общая картина структуры затвердевания первичного чугуна может быть получена только при учете совокупного эффекта изменений в отдельных событиях, описанных в предыдущем разделе .Кривая охлаждения позволяет регистрировать и идентифицировать все события, происходящие в процессе затвердевания, и дает возможность оценить влияние изменений, внесенных литейщиком на первичную структуру затвердевания.

Содержание основных элементов (C, Si, Mn, S и т. Д.), Природа исходной шихты, метод плавления и обработка жидкого металла позволяют получить жидкий чугун с определенным потенциалом графитации и базовым уровнем зародышеобразования ^{112, 113} .Отверждение этого чугуна без модифицирования или обработки сфероидизацией можно рассматривать в связи с кривой охлаждения, определенной на рис. 3.1 . Первым событием затвердевания является зарождение и рост дендритов аустенита, начинающийся при температуре TAL. Объемная доля дендритов определяется в основном C.E.V. хотя на характеристики дендритной сети влияют и другие факторы. Второе важное событие — зарождение эвтектики на ТЭС. Расположение TES и TEU зависит от уровня нуклеации в жидкости.Было показано, что при неинокулированном расплаве наиболее эффективным зародышеобразователем для графита являются частицы MnS ^{114, 115} . Таким образом, отношение Mn: S имеет значение.

Эффект модифицирования жидкого чугуна очевиден из кривых охлаждения на Рис. 3.30 . При высоком соотношении Mn: S частиц MnS мало; Mn и S несбалансированы, а железо плохо инокулировано. И TEU, и TER имеют низкие значения, а графитовые хлопья относятся к типу D. Уменьшение отношения Mn: S увеличивает количество ядер (количество клеток).TEU и TER также увеличиваются, и морфология хлопьев постепенно меняется на тип A. Однако при самом низком соотношении Mn: S в жидкости остается свободная S, что способствует переохлаждению и, в случае этого железа, образованию белого железа. Инокуляция повышает уровень зародышеобразования и увеличивает все эвтектические температуры, определенные в Рис. 3.1 до степени, зависящей от количества и типа модификатора. Он также продвигает графитовые структуры типа А ¹¹⁶ . Этот эффект проиллюстрирован в Таблица 3.1 .

Рисунок 3.30. Влияние S и Mn на кривую охлаждения неинокулированного серого чугуна состава 3,4% C, 1,9% Si, 0,07% P

Таблица 3.1. Влияние инокуляции на зародышеобразование и переохлаждение чешуйчатого железа

(после исх.89)

С другой стороны, как указано в Таблица 3.2 , увеличение скорости охлаждения повышает уровень зародышеобразования, но снижает температуру кривой охлаждения, как показано на Рисунок 3.31 . Морфология графита в чешуйчатом чугуне изменится на тип D при умеренном увеличении скорости охлаждения. Дальнейшее увеличение приводит к охлаждению железа ниже эвтектической температуры Fe – Fe ₃ ° C. Это произойдет на поверхности отливки, где образуется белый чугун. Эта жидкость значительно переохлаждена по сравнению с температурой эвтектики графита, и эвтектика графита может зарождаться и расти.Скрытая теплота, связанная с этими событиями, повышает температуру оставшейся жидкости выше эвтектической температуры Fe – Fe ₃ ° C. Жидкость затвердевает в сером цвете, образуя крапчатое железо.

Таблица 3.2. Влияние скорости охлаждения на зародышеобразование и переохлаждение в чешуйчатом чугуне

(после исх.89)

Рисунок 3.31. Схематическое изображение влияния скорости охлаждения на кривую охлаждения и структуру чугунов

Общее охлаждение происходит при высокой скорости охлаждения (см. Рисунок 3.31 ). Жидкое железо быстро охлаждается ниже температуры эвтектики Fe – Fe ₃ ° C со скоростью, достаточно быстрой для предотвращения рекалесценции, повышающей температуру выше температуры метастабильной эвтектики. Склонность к ознобу усиливается по мере того, как C.E.V. уменьшается, так как объемная доля эвтектической жидкости и, следовательно, выделяемая скрытая теплота уменьшается.Таким образом, добавки в форме умеренных количеств O и S в железе с высоким соотношением Mn: S уменьшают переохлаждение для зародышеобразования графита и увеличивают количество клеток за счет более эффективного гетерогенного зародышеобразования. Похожий эффект имеют модификаторы. С другой стороны, добавление большего количества S, N и нескольких второстепенных элементов в сочетании с повышенной скоростью охлаждения увеличивает количество ячеек, но с повышенным переохлаждением. Это происходит из-за образования структурного переохлаждения из-за добавок растворенных веществ и из-за термического переохлаждения при повышенных скоростях охлаждения.Если это переохлаждение велико, образуется метастабильный карбид.

Влияние второстепенных элементов Bi, Te и Ce на кривую охлаждения серого чугуна показано на Рис. 3.32 . Кривая охлаждения для добавок Ce к железу, содержащему S, демонстрирует значительное изменение картины затвердевания, которое может происходить при взаимодействии растворенных веществ в жидкости. Подобные эффекты были недавно проиллюстрированы при исследовании влияния добавок Ti до 0,4% на структуру и свойства ферритных и перлитных чешуйчатых чугунов ^{117, 118} .Ti сначала удаляет N из раствора, образуя TiN или Ti (CN). Это влияет на зарождение и рост первичного аустенита. Любая добавка Ti сверх того, что используется для удаления N, взаимодействует с S в жидком железе и снижает количество свободной S в растворе. Это снижает эффективность зародышеобразования эвтектики графита за счет введения менее эффективных подложек из TiS и увеличения межфазной свободной энергии графита и жидкости. При фиксированной скорости охлаждения пониженное зародышеобразование приводит к более высокой скорости роста при более низком TER и более мелкой структуре графита.К этим эффектам добавляется влияние охлаждения, так что на средних участках (150 мм) недогретый графит был легко получен. Однако в тяжелых сечениях (330 мм) были обнаружены крупнозернистые чешуйчатые структуры с низкой скоростью охлаждения. Водород действует аналогично S, и любое влияние H может быть компенсировано Ti. Аналогичным образом, барботирование CO ₂ через расплав удаляет H. Комбинированная обработка CO ₂ / Ti дает переохлажденный графит.

Рисунок 3.32. Влияние второстепенных элементов на кривую охлаждения и структуру серого чугуна (а) Влияние Те; Кривая 1, основное железо; графит типа А.Кривая 2, основное железо; привитый; графит типа А. Кривая 3, основное железо; привитый; 0,01% Те; тип D и сетчатый графит, кривая 4, недрагоценный чугун; 0,01% Те; карбиды типа D и сетчатый графит. (б) эффект Bi; Кривая 1, основное железо; графит типа А. Кривая 2, основное железо; привитый; графит типа А. Кривая 3, основное железо; 0,025% Bi; графит типа D. Кривая 4, основное железо; 0,05% Bi; тип D и сетчатый графит, (c) влияние Ce; Кривая 1, основное железо; графит типа D. Кривая 3, основное железо; 0,05% Се; в основном белое железо.Кривая 4, основное железо; 0,05% Се; 0,029% S, графит типа A

Тенденция к охлаждению может быть увеличена или уменьшена путем регулирования потенциала графитации в жидкости. Это достигается за счет легирования, которое влияет на две эвтектические температуры. Это влияние зависит от концентрации, как показано на рис. 2.34 в главе 2. Поведение, указанное на рис. 3.33 , соответствует нормальным концентрациям растворенных веществ, используемых в чугунах.

Рисунок 3.33. (а) Влияние легирующих элементов на температуры стабильной эвтектики Fe – G и метастабильной Fe – Fe ₃ ° C. (b) Влияние легирующих элементов на глубину охлаждения в сплавах, содержащих 3–3,3% C

Графитирующие элементы увеличивают и уменьшают температуру эвтектики графита и температуру эвтектики карбида соответственно. Карбидные стабилизаторы снижают температуру эвтектики графита и повышают температуру карбидной эвтектики. Некоторые элементы (Mo, Mn) перемещают эвтектические температуры в одном и том же направлении и не должны иметь большого влияния на склонность к охлаждению.Это очевидно для Mo в Рис. 3.33 , но не для более высоких содержаний Mn. Это происходит из-за более высоких соотношений Mn: S, которые приводят к менее эффективному зарождению графита и большей склонности к охлаждению, как показано на Рис. 3.30 .

Условия, определяющие возникновение холода в отливках, исследовались разными авторами ^{66, 119–122} . Это обсуждение касается образования карбида на ранней стадии процесса затвердевания. Однако температура оставшейся жидкости падает к концу затвердевания эвтектики и, если она должна упасть ниже температуры метастабильной эвтектики, как показано на Рисунок 3.31 при умеренно высокой скорости охлаждения карбиды будут образовываться в межклеточных областях.

С другой стороны, сегрегация, сопровождающая затвердевание, особенно в отливках из тяжелых профилей, может способствовать образованию межклеточного карбида. Карбидные стабилизирующие элементы отделяются от границ ячеек, тогда как графитирующие элементы отделяются от этих областей ¹²³ . Следовательно, как показано на Рис. 3.34 , наблюдается значительное изменение двух эвтектических температур в межклеточных областях из-за эффектов сегрегации.Создаются условия, способствующие образованию карбида.

Рисунок 3.34. Схематическое изображение влияния сегрегации сплава на затвердевание эвтектики, показывающее условия, которые приводят к образованию межклеточного карбида

Важно понимать, что образование карбида происходит по разным причинам и способы устранения различны ¹²⁴ . Повышение уровня графитизаторов в чугуне эффективно снижает охлаждение. Однако это не обязательно лучший способ избежать образования межклеточных карбидов, поскольку графитизаторы отделяются от границ ячеек.Более эффективное решение — снизить уровень карбидных стабилизаторов, особенно тех, которые сильно расслаиваются. Кроме того, рекомендуется уменьшить степень сегрегации, увеличив скорость затвердевания, и сократить расстояния диффузии за счет уменьшения расстояний между частицами графита.

Образование фосфидов происходит в межклеточных областях из-за сильной сегрегации P во время затвердевания. Утюги с P> 0,02% могут образовывать жидкие межклеточные пленки с составом, близким к тройному эвтектическому составу Fe – 2% C – 7% P.

Предыдущие разделы показали, что при добавлении увеличивающихся количеств сфероидизатора к серому чугуну происходит постепенное изменение морфологии графита от чешуйчатой ​​через различные промежуточные формы до сфероидальной. Каждая морфология связана с различным переохлаждением роста. Разница в явлениях затвердевания отражается в различных формах кривых охлаждения чешуйчатого, уплотненного и сфероидального чугуна, показанных на , рис. 3.35, . Хотя свойства прессованного железа занимают промежуточное положение между чешуйчатыми и сфероидальными, это не относится к их характеристикам затвердевания ^{125, 126} .

Рисунок 3.35. Кривые охлаждения чугуна с шаровидным графитом, прессованного и чешуйчатого графита с одинаковым основным составом и разливки от одной температуры

Условия зародышеобразования в прессованном чугуне аналогичны условиям образования чешуек. Хотя химический состав ядер может отличаться, количество клеток лишь немного выше в уплотненном железе по сравнению с чешуйчатым железом, полученным из того же основного железа. Условия роста чуть ниже TES неблагоприятны. Низкое количество клеток и тот факт, что легкий рост в направлении «a» нейтрализуется, а рост в направлении «c» происходит медленнее, означает, что выделяется мало скрытой теплоты, и жидкость продолжает охлаждаться до низкой температуры TEU.По мере того, как температура падает до TEU, рост ускоряется, что приводит к быстрой и большой рекалесценции до промежуточного переохлаждения между чешуйчатым и сфероидальным ростом.

Условия зародышеобразования сфероидального железа различны. Более высокая концентрация сфероидизирующего агента приводит к взаимодействию с растворенными веществами в жидкости и способствует зародышеобразованию, обеспечивая ряд гетерогенных ядер, что приводит к значительному увеличению количества клеток. Немного ниже TES условия роста неблагоприятны, но объемное затвердевание начнется раньше из-за увеличения числа зародышей.Таким образом, TEU выше, чем в прессованном чугуне, а рекалесценция значительно меньше. Температура TER ниже, чем у прессованных чугунов, в связи с большим переохлаждением роста, необходимым для сфероидального роста.

Температура TEU указывает на чувствительность утюга к холоду. Рис. 3.35. показывает, что прессованные чугуны подвержены холоду. Эта тенденция к охлаждению тонких отливок из прессованного чугуна не может быть успешно преодолена с помощью постинокуляции FeSi.Хотя зародышеобразование улучшается в достаточной степени, чтобы предотвратить образование карбида, количество сфероидов графита увеличивается до неприемлемого уровня. Требуется добавка, которая увеличивает потенциал графитации без усиления зародышеобразования. Было показано, что небольшие добавки Al имеют этот эффект ^{126, 127} .

Что такое горячее растрескивание (растрескивание при затвердевании)?

Трещины затвердевания могут появляться в нескольких местах и ​​в разных направлениях, но чаще всего это продольные центральные трещины (совпадающие с пересечением зерен, растущих с противоположных сторон сварного шва) или трещины «расширяющиеся», опять же продольные, но под углом к ​​сварному шву. направление по толщине ( фиг.1 ). Если в пластине имеется центральная сегрегационная полоса, растрескивание может распространяться от этого места на границе сплавления ( рис.2 ). Трещины во всех местах могут быть заглубленными ( Рис.3 ) или поверхностным разрушением.

Растрескивание возникает, когда доступный запас жидкого сварочного металла недостаточен для заполнения промежутков между застывающим металлом сварного шва, которые открываются деформациями усадки. Таким образом, основными причинами появления трещин являются:

Чтобы контролировать растрескивание при затвердевании, необходимо управлять тремя основными факторами: составом металла сварного шва; образец затвердевания сварного шва; деформации затвердевающего металла шва.

Состав металла сварного шва влияет на образование трещин при затвердевании (поскольку состав определяет диапазон замерзания металла шва). Металлы сварных швов — это неизменно сплавы с диапазоном температур замерзания. Компоненты с низкой температурой плавления отклоняются затвердевающими дендритами, в результате чего образуется тонкая пленка жидкости, сохраняющаяся до низких температур и, следовательно, на некотором расстоянии от основной ванны жидкого металла. Эта пленка не выдерживает деформации сжатия, и если ее нельзя успешно подавать из сварочной ванны, то образуется трещина.

Было идентифицировано несколько элементов, которые увеличивают риск растрескивания при затвердевании. ^[1] . Как правило, это те, которые образуют вторую фазу, так что небольшие добавки могут увеличить интервал замерзания сплава.

Форма сварного шва определяет характер затвердевания металла шва и, в свою очередь, в значительной степени зависит от параметров сварки. Выбор соответствующих параметров сварки и подгонки дает сварные швы, которые затвердевают в восходящем, а не внутреннем направлении — т.е.е. те, которые имеют широкую неглубокую сварочную ванну — снижают риск образования трещин при затвердевании; но если бассейн слишком широкий, растрескивание при затвердевании все равно может произойти. Важно добиться хорошего контроля формы сварного шва; отношение ширины к глубине 0,5 обычно является лучшим для устойчивости к растрескиванию при затвердевании. См. Раздел Как минимизировать риск образования трещин при затвердевании в сварных швах под флюсом (SAW)?

Скорость перемещения является критическим параметром сварки: высокая скорость перемещения приводит к получению длинной сварочной ванны с хвостом, который трудно подавать из передней части ванны.

Деформацию сварочной ванны часто трудно определить количественно, но на нее влияют ограничение стыка, толщина и прочность материала, а также используемая температура предварительного нагрева. Некоторые детали изготовления могут привести к тому, что более ранние части сварного шва могут вызвать дополнительную деформацию усадки в затвердевающих областях, например сварка вокруг выступа или небольшого сопла.

Все сварные швы подвержены растрескиванию при затвердевании. Подробные сведения о том, как избежать растрескивания при затвердевании в ферритных сталях, приведены в руководстве по передовой практике механизмов растрескивания при изготовлении.Информация о некоторых аспектах предотвращения растрескивания при затвердевании в различных свариваемых материалах приведена в серии «Рабочие знания»: Дефекты — растрескивание при затвердевании; Свариваемость материалов — нержавеющая сталь. Также см. Здесь информацию о склонности ферритных нержавеющих сталей к горячему растрескиванию.

Номер ссылки

1. «Влияние серы и фосфора на растрескивание при затвердевании металла шва». Metal Construction и British Welding Journal, август 1970, 2, 8, 333-338.

См. Дополнительную информацию о материалах и коррозионном растрескивании или свяжитесь с нами.

Холодная сварка: соединение металлов без нагрева

Когда вы думаете о процедуре сварки, первое, что приходит на ум, — это, вероятно, использование тепла. Такие методы, как дуговая сварка, сварка трением, ультразвуковая сварка и лазерная сварка, так или иначе связаны с нагревом. Фактически, тепло считается синонимом сварки и в приведенных выше примерах имеет решающее значение для соединения двух металлов вместе.

Однако это не единственный способ. Вы можете, хотите верьте, хотите нет, на самом деле сплавить металлы вместе в процессе, называемом холодной сваркой.

Обычно используется в авиации и электротехнике, он считается одним из лучших способов соединения металлов (и других материалов).

Это может показаться невозможным, но на самом деле это один из самых популярных методов сварки. Давайте узнаем об этом еще немного.

Тепловая сварка эффективно делает детали достаточно пластичными, так что может происходить диффузия атомов либо между двумя деталями, либо с другой средой посередине.Традиционно это делается путем нагревания, но есть и другие способы заставить атомы диффундировать.

Холодная сварка (также известная как сварка холодным давлением и контактная сварка) использует давление в условиях вакуума вместо нагрева для соединения двух материалов с помощью процесса, называемого диффузией в твердом состоянии.

Его также можно использовать для склеивания других материалов, например пластмасс.

Однако возникает вопрос «сильна ли холодная сварка?» Оказывается, да.

После завершения процесса образующаяся связь обычно оказывается такой же прочной, как и у основных материалов.

Во время процесса металл не разжижается, и материалы обычно не нагреваются до значительной степени. Однако процесс основан на необходимости удаления любых оксидных слоев с рассматриваемых металлов.

Это в основном связано с тем, что металлы обычно содержат поверхностный оксидный слой, который действует как тонкий барьер на поверхности материалов, предотвращая диффузию атомов металла между металлическими частями.

Большинство металлов при нормальных условиях имеют некоторый оксидный слой на открытых поверхностях, даже если он не виден невооруженным глазом. Они также могут собирать слои других загрязнений, таких как жир, пыль и т. Д.

Холодная сварка решает эту проблему, подготавливая металлы перед сваркой. Процесс подготовки включает очистку или чистку металлов щеткой до такой степени, что удаляется верхний оксидный или барьерный слой.

Обычно это сочетание химических и механических методов. Обезжиривание, чистка проволочной щеткой. и другие методы используются, чтобы гарантировать, что любые металлические поверхности максимально свободны от оксидного слоя.

Что нужно для холодной сварки?

Как упоминалось ранее, любые металлы, которые будут подвергаться холодной сварке, сначала должны быть свободны от оксидных слоев.

Как только достигается желаемая чистота поверхности, оба материала механически прижимаются друг к другу, прилагая необходимое усилие.Это количество силы зависит от самого материала, так как некоторые материалы могут свариваться только при высоких давлениях.

Но есть и другие требования.

Одним из условий, необходимых для холодной сварки, является то, что по крайней мере один из материалов должен быть пластичным и не должен подвергаться сильному упрочнению. Это, очевидно, сужает список материалов, которые могут быть кандидатами для холодной сварки.

Мягкие металлы, такие как алюминий или медь, являются лучшим выбором для холодной сварки.

Наиболее распространенные соединения, которые возможны при холодной сварке:

При стыковом соединении удаление барьерного слоя металла не требуется, поскольку пластическая деформация, возникающая в процессе соединения, автоматически разрушает барьер. Этот тип соединения чаще всего применяется к металлам, таким как алюминий или медная проволока, диаметром от 0,02 дюйма (0,5 мм) до 0,4 дюйма (10 мм).

Соединения внахлестку, с другой стороны, действительно требуют специальной обработки, потому что в противном случае материалы не будут прилипать друг к другу.Соединения внахлест чаще используются при сварке листов вместе или листов со стержнями.

Холодная сварка также обычно используется с проволокой, включая алюминий, медь, цинк, латунь 70/30, никель, серебро, серебряные сплавы и золото.

Холодная сварка была впервые официально признана еще в 1940-х годах, но есть некоторые свидетельства того, что она может иметь и более раннее происхождение.

В 1724 году, например, преподобный Дж. И. Дезагюльерс успешно сварил два металла методом холодной сварки.Он показал, что когда он сжимал и скручивал вместе два свинцовых шарика одинакового диаметра, они прилипали друг к другу. Суставы были несколько неустойчивыми, но оказались такими же прочными, как и у исходных свинцовых мячей.

Холодная сварка полезна, но далеко не без ее ограничений — как и любой другой вид сварки.

Очень трудно добиться идеальной холодной сварки. Это происходит по нескольким причинам, включая оксидные слои, которые образуются на поверхности металла в атмосферных условиях, неровности поверхности, поверхностное загрязнение и многое другое.Достижение идеальных условий может оказаться труднодостижимым и дорогостоящим, особенно для крупномасштабных сварочных проектов.

Оптимальная холодная сварка возможна только в том случае, если две прижимаемые друг к другу поверхности чистые и не содержат каких-либо загрязнений. Это требует дополнительных подготовительных шагов и может занять некоторое время.

Кроме того, чем ровнее и ровнее поверхность, тем легче и равномернее будет сварка. Идеально ровная и гладкая поверхность не всегда возможна, особенно в микро- и наномасштабе.

Еще одно ограничение — это типы металлов, которые можно сваривать холодным способом. По крайней мере, один из них должен быть пластичным, а цветные мягкие металлы — единственные реальные кандидаты, пригодные для холодной сварки. Медь и алюминий — два наиболее часто свариваемых методом холодной сварки.

Металлы, содержащие углерод, обычно не подвергаются холодной сварке.

Самым заметным преимуществом холодной сварки является то, что полученные сварные швы имеют такую ​​же прочность сцепления или очень близкую к прочности соединения основного материала.Этот подвиг очень сложно воссоздать в других формах обработки металла без полного плавления и переделки.

Холодная обработка может также использоваться для сварки алюминиевых сплавов серий 2ххх и 7ххх, которые нельзя сваривать плавлением из-за их склонности к горячему растрескиванию и которые могут быть очень трудно соединить с другими видами сварки.

В промышленности холодная сварка известна своей способностью сваривать вместе алюминий и медь, которые также часто трудно сваривать с помощью других методов сварки.Однако связь, созданная между двумя материалами при холодной сварке, очень прочная.

Холодная сварка обеспечивает чистые и прочные швы без образования хрупких интерметаллических соединений.

Холодная сварка в основном применяется в сварочной проволоке. Поскольку при этом не требуется тепла и процесс может быть выполнен быстро, холодная сварка может обеспечить идеально свариваемую проволоку, в основном из алюминия, меди, латуни 70/30, цинка, серебра и серебряных сплавов, никеля и золота.

Существуют даже портативные инструменты, которые можно использовать для холодной сварки проволоки, что делает их очень портативными и простыми в использовании — разумеется, после того, как металлические поверхности были достаточно очищены.

Холодная сварка также используется в случаях, когда необходимо соединить разнородные металлы, например, медь и алюминий.

Холодная сварка обеспечивает один из самых прочных сварных швов для создания соединений, подобных основному металлу. Не требует тепловой энергии и специальных инструментов. Среди наиболее популярных методов сварки холодная сварка показывает, что нагрев не требуется, если вы соединяете определенные типы материалов.

Как избежать растрескивания в алюминиевых сплавах

Как избежать растрескивания в алюминиевых сплавах

Большинство сплавов на основе алюминия можно успешно сваривать дуговой сваркой без проблем, связанных с растрескиванием, однако использование наиболее подходящего присадочного сплава и проведение операции сварки с использованием надлежащим образом разработанной и испытанной процедуры сварки имеет большое значение для успеха.Чтобы оценить потенциальные проблемы, связанные с растрескиванием, необходимо понимать множество различных алюминиевых сплавов и их различные характеристики. Эти предварительные знания помогут избежать ситуаций взлома.

Существует ряд механизмов растрескивания, связанных со сваркой металлических сплавов. Одним из наиболее известных является водородный крекинг, также называемый холодным крекингом. Водородное растрескивание часто является серьезной проблемой при сварке углеродистых сталей и высокопрочных низколегированных сталей.Однако при сварке алюминиевых сплавов водородное растрескивание возникнуть не может.

Горячее растрескивание является причиной почти всех трещин в сварных алюминиевых деталях. Горячее растрескивание — это механизм высокотемпературного растрескивания, который в основном зависит от того, как системы металлических сплавов затвердевают. Этот механизм растрескивания также известен как горячая непродолжительность, горячее растрескивание, растрескивание при затвердевании и ликвационное растрескивание.

Есть три области, которые могут существенно повлиять на вероятность возникновения горячих трещин в алюминиевой сварной конструкции.Они чувствительны к химическому составу основного сплава, выбору и использованию наиболее подходящего присадочного сплава и выбору наиболее подходящей конструкции соединения.

Кривые чувствительности к растрескиванию алюминия () — полезный инструмент для понимания причин растрескивания сварных швов алюминия и того, как выбор присадочного сплава и конструкции соединения может повлиять на чувствительность к трещинам. На диаграмме показано влияние четырех различных добавок сплава — кремния (Si), меди (Cu), магния (Mg) и силицида магния (Mg2Si) — на чувствительность алюминия к растрескиванию.Кривые чувствительности к трещинам (рис. 1) показывают, что при добавлении небольших количеств легирующих элементов чувствительность к трещинам становится более высокой, достигает максимума, а затем падает до относительно низких уровней. Изучив кривые чувствительности к трещинам, легко понять, что большинство сплавов на основе алюминия, считающихся несвариваемыми автогенно (без добавления присадочного сплава), имеют химический состав на пиках чувствительности к трещинам или около них. Кроме того, на рисунке показаны сплавы с низкими характеристиками растрескивания, химический состав которых находится далеко от пиков чувствительности к растрескиванию.

На основании этих фактов становится ясно, что трещиностойкость сплава на основе алюминия в первую очередь зависит от его химического состава. Используя те же принципы, можно сделать вывод, что чувствительность к растрескиванию алюминиевого сварного шва, который обычно состоит как из основного сплава, так и из присадочного, также зависит от его химического состава.

Зная важность химии для чувствительности алюминиевого сварного шва к растрескиванию, применяются два основных принципа, которые могут снизить вероятность возникновения горячих трещин.Во-первых, при сварке основных сплавов с низкой чувствительностью к растрескиванию всегда используйте присадочный сплав с аналогичным химическим составом. Во-вторых, при сварке основных сплавов, которые имеют высокую чувствительность к трещинам, используйте присадочный сплав с химическим составом, отличным от химического состава основного сплава, чтобы создать химический состав металла сварного шва, который имеет низкую чувствительность к трещинам. При рассмотрении сварки наиболее часто используемых сплавов на алюминиевой основе серии 5xxx (Al-Mg) и серии 6xxx (Al-Mg-Si) эти принципы четко проиллюстрированы.

Большинство базовых сплавов 5xxx, которые содержат около 5% Mg, демонстрируют низкую чувствительность к образованию трещин.Часто свариваемые автогенно (без присадочного сплава), эти сплавы легко сваривать с присадочным сплавом, который имеет немного больше Mg, чем основной сплав. Это может обеспечить сварной шов с превосходной трещиностойкостью и температурой затвердевания немного ниже, чем у основного сплава. Эти сплавы не следует сваривать с присадочным сплавом серии 4ххх, поскольку в сварном шве могут образоваться определенные количества силицида магния и образование соединения с нежелательными механическими свойствами.

В эту группу входят основные сплавы, такие как 5052, содержание Mg в которых очень близко к пику чувствительности к трещинам.В случае основного сплава 5052 с содержанием Mg около 2,5% определенно избегайте автогенной сварки. Сплавы на основе Mg с содержанием Mg менее 2,5%, такие как 5052, можно сваривать как с присадочными сплавами 4xxx, такими как 4043 или 4047, так и с присадочными сплавами 5xxx, такими как 5356. При сварке основных сплавов с содержанием Mg менее 2,5% необходимо: изменить химический состав затвердевающего сварного шва от высокого пикового уровня трещин основного сплава. Мы изменяем химический состав сварного шва, выбирая присадочный сплав с гораздо более высоким содержанием Mg, например 5356 (5.0% Mg) или с добавлением кремния в случае 4043.

Сплавы на основе алюминия / магния / кремния (серия 6xxx) очень чувствительны к образованию трещин, поскольку большинство этих сплавов содержат приблизительно 1,0% силицида магния (Mg2Si), что близко к пику кривой чувствительности к трещинам при затвердевании. Содержание Mg2Si в этих материалах является основной причиной отсутствия присадочных сплавов серии 6xxx. Использование присадочного сплава серии 6xxx или автогенная сварка неизбежно вызовут проблемы с растрескиванием ().Во время дуговой сварки склонность этих сплавов к растрескиванию доводится до приемлемого уровня путем разбавления основного материала избыточным магнием (за счет использования присадочных сплавов Al-Mg серии 5xxx) или избыточного кремния (за счет использования сплавов Al- Si-присадочные сплавы).

Особая осторожность необходима при сварке TIG (GTAW) тонких участков этого типа материала. Часто возможно произвести сварку, особенно на внешних угловых соединениях, без добавления присадочного материала, путем плавления обоих краев основного материала вместе.Однако в большинстве случаев дуговой сварки с этим основным материалом требуется добавление присадочного материала для создания однородных сварных швов без трещин. Одним из возможных исключений может быть противодействие механизму растрескивания путем поддержания сжимающего усилия на деталях во время операции сварки. Это требует специальных методов изготовления и рассмотрения. По этой причине метод редко используется.

Наиболее подходящий и успешный метод, используемый для предотвращения растрескивания основных материалов серии 6xxx, заключается в добавлении соответствующего присадочного сплава во время операции сварки.

Другими соображениями при сварке этой группы сплавов (6xxx) являются влияние конструкции соединения на разбавление основного сплава и присадочного сплава, а также профиль сварного шва, связанный с склонностью к растрескиванию. Сварные швы с квадратными канавками в этом материале чрезвычайно уязвимы для растрескивания, потому что очень мало присадочного сплава смешивается с основным материалом во время сварки. Часто бывает необходимо оценить использование подготовки сварного шва с V-образной канавкой, которая добавит больше присадочного сплава в сварочную смесь металла и снизит чувствительность к образованию трещин.Кроме того, вогнутые угловые швы с уменьшенной толщиной горловины и вогнутые корневые проходы в стыковых швах могут иметь тенденцию к растрескиванию ().

Кривые чувствительности к растрескиванию служат отличным ориентиром для определения вероятности образования горячих трещин, однако есть и другие вопросы, которые необходимо учитывать, чтобы понять растрескивание в алюминиевых сплавах. Одной из этих проблем является влияние легирующих элементов, отличных от основных легирующих элементов, учитываемых на кривых чувствительности к трещинам.Несомненно, некоторые сплавы на основе алюминия могут быть трудными для сварки и вызывать проблемы с растрескиванием, особенно без полного понимания их свойств и / или при неправильном обращении. Фактически, некоторые сплавы на основе алюминия непригодны для дуговой сварки, и по этой причине их обычно соединяют механически с помощью клепок или болтов. Эти алюминиевые сплавы трудно поддаются дуговой сварке без проблем во время и / или после сварки. Эти проблемы обычно связаны с растрескиванием, чаще всего с горячим растрескиванием, а иногда и с коррозионным растрескиванием под напряжением (SCC).

Алюминиевые сплавы, которые относятся к этой категории трудных для сварки, можно разделить на разные группы. Всегда помните о небольшом количестве алюминиевых сплавов, предназначенных для обработки, а не свариваемости. Такими сплавами являются 2011 и 6262, которые содержат 0,20-0,6 Bi, 0,20-0,6 Pb и 0,40-0,7 Bi, 0,40-0,7 Pb соответственно. Добавление элементов (висмута и свинца) к этим материалам обеспечивает отличное стружкообразование в этих сплавах, не требующих механической обработки. Однако из-за низких температур затвердевания они могут серьезно снизить возможность получения качественных сварных швов в этих материалах.В дополнение к сплавам для свободной механической обработки, упомянутым выше, многие другие алюминиевые сплавы могут быть весьма восприимчивыми к горячему растрескиванию при дуговой сварке. Эти сплавы обычно подвергаются термообработке и чаще всего встречаются в группах материалов серии 2ххх (Al-Cu) и серии 7ххх (Al-Zn).

Чтобы понять, почему некоторые из этих сплавов непригодны для дуговой сварки, необходимо рассмотреть причины, по которым некоторые алюминиевые сплавы могут быть более восприимчивыми к горячему растрескиванию.

Горячее растрескивание или растрескивание при затвердевании возникает в алюминиевых сварных швах, когда присутствуют высокие уровни термического напряжения и усадка при затвердевании, когда сварной шов подвергается различной степени затвердевания.Сочетание механических, термических и металлургических факторов влияет на чувствительность любого алюминиевого сплава к образованию горячих трещин. Комбинируя различные легирующие элементы, были разработаны многие высокоэффективные термически обрабатываемые алюминиевые сплавы для улучшения механических свойств материалов. В некоторых случаях комбинация требуемых легирующих элементов позволила получить материалы с высокой чувствительностью к образованию горячих трещин.

Возможно, наиболее важным фактором, влияющим на чувствительность алюминиевых сварных швов к горячим трещинам, является температурный диапазон когерентности дендритов, а также тип и количество жидкости, доступной во время процесса замораживания.Когерентность возникает, когда дендриты начинают сцепляться друг с другом, так что расплавленный материал начинает образовывать мягкую стадию.

Диапазон когерентности — это температура между образованием когерентных взаимосвязанных дендритов и температурой солидуса. Чем шире диапазон когерентности, тем более вероятно возникновение горячего растрескивания из-за накапливающейся деформации затвердевания между взаимосвязанными дендритами.

Чувствительность к образованию горячих трещин в сплавах Al-Cu увеличивается при добавлении примерно 3% Cu; однако затем он снижается до относительно низкого уровня — 4.5% Cu и выше. Сплав 2219 с 6,3% Cu показывает хорошее сопротивление горячему растрескиванию из-за относительно узкого диапазона когерентности. Сплав 2024 содержит около 4,5% меди, что вызывает ощущение относительно низкой чувствительности к образованию трещин. Однако сплав 2024 также содержит небольшое количество магния (Mg). Небольшое количество Mg в этом сплаве снижает температуру солидуса, но не влияет на температуру когерентности; следовательно, увеличивается диапазон когерентности и возрастает склонность к образованию горячих трещин.Проблема при сварке 2024 заключается в том, что высокая температура операции сварки позволит сегрегацию легирующих компонентов на границах зерен, а присутствие Mg, как указано выше, снизит температуру солидуса. Поскольку эти легирующие компоненты имеют более низкие фазы плавления, напряжение затвердевания может вызвать растрескивание на границах зерен и / или создать условия внутри материала, способствующие коррозионному растрескиванию под напряжением позже. Высокое тепловложение во время сварки, повторяющиеся проходы сварного шва и большие размеры сварных швов — все это может увеличить проблему сегрегации границ зерен (сегрегация зависит от температуры и времени) и последующей тенденции к растрескиванию.

Сплавы серии 7xxx с точки зрения свариваемости содержат две отдельные группы: типы Al-Zn-Mg и Al-Zn-Mg-Cu.

Al-Zn-Mg Сплавы, такие как 7005, будут лучше сопротивляться горячему растрескиванию и демонстрировать лучшие характеристики соединения, чем сплавы Al-Zn-Mg-Cu, такие как 7075. Содержание Mg в этой группе (Al-Zn-Mg) сплавов будет обычно повышается чувствительность к растрескиванию. Однако добавление Zr для уменьшения размера зерна эффективно снижает тенденцию к растрескиванию.Эта группа сплавов легко сваривается с присадочными сплавами с высоким содержанием магния, такими как 5356, что гарантирует, что сварной шов содержит достаточно магния для предотвращения растрескивания. Рекомендация присадочных сплавов на основе кремния, таких как 4043, для этих сплавов нежелательна, поскольку избыток Si, вводимый присадочным сплавом, может привести к образованию чрезмерного количества хрупких частиц Mg2Si в сварном шве.

Сплавы Al-Zn-Mg-Cu, такие как 7075, содержат небольшое количество меди. Небольшие количества Cu вместе с Mg расширяют диапазон когерентности и, следовательно, увеличивают чувствительность к трещинам.Подобная ситуация может возникнуть с этими материалами, как и со сплавами типа 2024. Напряжение затвердевания может вызвать растрескивание на границах зерен и / или создать условия внутри материала, способствующие коррозионному растрескиванию под напряжением позже.

Проблема большей подверженности горячему растрескиванию из-за увеличения диапазона когерентности не ограничивается сваркой этих более восприимчивых основных сплавов, таких как 2024 и 7075. Чувствительность к трещинам может быть значительно увеличена при сварке несовместимых разнородных основных сплавов (которые обычно легко привариваются к себе) и / или за счет выбора несовместимого присадочного сплава.Например, путем соединения идеально свариваемого основного сплава серии 2xxx с идеально свариваемым основным сплавом серии 5xxx или использования присадочного сплава серии 5xxx для сварки основного сплава серии 2xxx или присадочного сплава серии 2xxx на базовом сплаве серии 5xxx, мы можем создать такой же сценарий. Если мы смешиваем во время сварки высокое содержание Cu и высокое содержание Mg, мы можем расширить диапазон когерентности и, следовательно, повысить чувствительность к образованию трещин.

Избегайте горячего растрескивания алюминиевых сплавов, применяя один или несколько из следующих подходящих принципов:

• Избегайте чрезвычайно чувствительных к растрескиванию основных материалов, которые обычно считаются несвариваемыми.
• Используйте таблицу выбора подходящего присадочного сплава для выбора наиболее подходящего присадочного сплава для конкретного основного сплава, тем самым избегая критических диапазонов химического состава (диапазонов чувствительности к трещинам) в сварном шве.
• Выберите присадочный сплав с точкой затвердевания, близкой или ниже точки затвердевания основного материала.
• Выберите наиболее подходящую подготовку кромки и корневой зазор, чтобы допустить добавление достаточного количества присадочного материала, таким образом создавая химический состав металла сварного шва за пределами критического диапазона химического состава.
• Чтобы противодействовать растрескиванию, используйте хорошо зарекомендовавшие себя присадочные сплавы с добавлением измельчителей зерна, таких как титан или цирконий.
• Используйте максимально возможную скорость сварки. Чем быстрее проводится сварка, тем выше скорость охлаждения и тем меньше времени сварка находится в диапазоне температур горячего растрескивания.
• Постарайтесь использовать последовательности и методы сварки и сборки, которые минимизируют ограничение, уменьшают остаточное напряжение и обеспечивают сварные швы приемлемого профиля.
• Приложите сжимающую силу к сварному соединению во время сварки, чтобы противодействовать механизму растрескивания.

Рис. 1. На этом рисунке показано влияние четырех различных добавок сплава на трещиностойкость алюминия

Рис. 2 Вот два сварных шва GTAW (TIG), выполненных бок о бок на опорной плите 6061-T6.

1. Верхний сварной шов был наплавлен без присадочного сплава, а затем подвергнут испытаниям на проникновение жидкости. Метод испытаний выявил множество мелких линейных признаков (трещин) на поверхности сварного шва.
2. Нижний шов, выполненный также без присадочного сплава, использовал более высокий ток и меньшую скорость перемещения. Чрезмерное тепловложение во время сварки этого валика привело к возникновению гораздо большего напряжения в сварном шве, что привело к гораздо более очевидной ситуации растрескивания. Как легко видеть, без испытания проникающей жидкостью большая продольная трещина образовалась по центру сварного шва.

Вывод состоит в том, что можно ожидать горячего растрескивания той или иной формы, если основные сплавы серии 6ххх сваривать без добавления присадочного материала.

Рис. 3. На этом рисунке показаны два окончания углового шва в углу сварной конструкции. Трещины видны в обоих кратерах прекращения. Также видны трещины по центру обоих сварных швов. Причина этого горячего растрескивания — нежелательный профиль сварного шва из-за плохой техники сварки. Уменьшение толщины горловины на конце и для части углового шва позволило напряжениям, возникающим во время сварки, разрушить сварной шов.

5 причин отказов сварных швов и способы их предотвращения

3 октября 2019 г.

Отказ сварного шва может быть результатом дефектов сварного шва, таких как трещины или включения, но есть ряд других проблем при сварке, которые также могут усугублять проблему.Какой бы ни была причина, эти отказы могут привести к катастрофическим последствиям, если они произойдут в несущем приложении. Цель, конечно же, состоит в том, чтобы выявить и предотвратить возможность отказа до ввода сварного шва в эксплуатацию, чтобы избежать материального ущерба или травм.

Хотя безопасность является главной причиной предотвращения отказов сварных швов, важно учитывать потерю производительности и увеличение затрат, связанных с повторной обработкой некачественных сварных швов. Выполнение этой задачи может занять значительное время, особенно для длинных сварных швов или многопроходных сварных швов на более толстых участках.

Понимание общих причин отказов сварных швов и способов их предотвращения может помочь сварщикам поддерживать высокий уровень качества и эффективности.

Причина 1: Плохая конструкция детали или сварного шва
Недостаточный размер сварного шва — из-за ошибок проектирования или неправильной интерпретации конструкции детали — может привести к повреждению сварного шва.Это связано с неспособностью сварного шва меньшего размера выдерживать предполагаемую нагрузку в статической конструкции. Слишком маленький или слишком короткий сварной шов для применения может выйти из строя из-за растягивающих, сжимающих, изгибающих или скручивающих нагрузок. Если сварной шов выполняется в приложении, в котором будет применяться циклическая нагрузка, будет полезно рассмотреть вариант присадочного металла с повышенной ударной вязкостью и пластичностью.

В соединениях с высокой степенью фиксации критически важно соблюдение требуемых размеров сварных швов — в противном случае потенциально может произойти растрескивание.Там, где невозможно избежать сильно зажатого шва, сварные швы с правильным соотношением глубины к ширине могут помочь снизить вероятность растрескивания сварного шва. Правильные параметры сварки могут помочь обеспечить получение надлежащего профиля сварного шва и снизить риск растрескивания сварного шва в ограниченном соединении.

Коэффициент безопасности (FoS) — важная переменная, которую следует учитывать на этапе проектирования, поскольку он устанавливает максимальное предполагаемое и допустимое напряжение для соединения и гарантирует, что производимый компонент может выдерживать нагрузки, превышающие предполагаемые.Если сварные швы выходят из строя, возможно, что предполагаемая максимальная нагрузка не передана должным образом или коэффициент безопасности конструкции слишком низкий; инженер должен учитывать предсказуемое неправильное использование продуктов.

Обычно желательно выполнять сварной шов с соответствующей прочностью присадочного металла, но она может меняться в зависимости от области применения и свариваемого основного материала. Для некоторых критических применений может быть полезно спроектировать сварную деталь с превышением прочности присадочного металла.Для других применений лучше всего подходит недоотпуск по прочности, чтобы улучшить усталостную долговечность или свариваемость. Наряду с прочностью, химический состав является ценным аспектом, который следует учитывать при проектировании сварного шва, чтобы добиться надлежащего сплавления и получения желаемых свойств сварного шва.

Причина 2: Несоответствующая процедура сварки
Несоблюдение надлежащей процедуры сварки или составление неадекватной процедуры является еще одним фактором, способствующим разрушению сварного шва. Не забудьте правильно использовать предварительный нагрев и контролировать температуру промежуточного прохода.Правильно написанные процедуры с адекватным предварительным нагревом и температурой между проходами снижают скорость охлаждения основного материала и наплавленного металла. В конечном итоге это помогает снизить риск водородного растрескивания при сварке углеродистых и низколегированных сталей или аналогичных материалов.

При создании процедуры сварки сначала обратитесь к листу технических данных присадочного металла за рекомендациями по параметрам сварки. Каждый присадочный металл имеет несколько разные характеристики, и параметры не универсальны.Правильный диапазон параметров процедуры сварки помогает обеспечить стабильно качественные сварные швы. Также может быть полезно провести некоторые дополнительные испытания, такие как резка и травление, изгиб, растяжение или разрывы, чтобы гарантировать надежное качество сварки. Используемый сварочный кодекс предоставит стандарт для проверки надлежащего качества сварки.

Всегда следите за соблюдением полярности при сварке в соответствии с процедурой сварки и спецификациями присадочного металла.Защитный газ — еще одно важное влияние, которое напрямую влияет на качество сварного шва и общие характеристики наплавленного металла. Более высокое содержание аргона в смеси защитных газов увеличивает прочность, но снижает пластичность, тогда как большее количество диоксида углерода снижает прочность и увеличивает пластичность. Всегда проверяйте, что используемый защитный газ находится в пределах диапазона, рекомендованного производителем присадочного металла.

Причина 3: Концентраторы напряжения
Возникающие напряжения возникают из-за плохой конструкции сварного шва и несоответствующих процедур или техники сварки.Они также проявляются в виде дефектов или неоднородностей сварного шва, которые вызывают напряжение в сварном шве и могут привести к отказу в виде разрыва, разрыва или растрескивания.

Существует несколько типов факторов стресса и способов их предотвращения.

1. Пористость возникает, когда газ остается в сварном шве во время затвердевания. Пористость обычно возникает из-за окружающей среды / атмосферы или неправильной защиты при сварке стали. Защитный газ также может задерживаться и вызывать пористость.Предотвратить эту проблему можно с помощью надлежащей подготовки детали и удаления влаги из области сварного шва. Также обеспечьте оптимальное покрытие защитным газом (например, расход, углы, газовый стакан и герметичную систему) и соответствующий предварительный нагрев.

2. Горячее растрескивание обычно появляется в продольном направлении сварного шва при высоких температурах (обычно более 1000 градусов по Фаренгейту) и почти сразу после охлаждения. Это может принимать форму сегрегационного растрескивания, которое вызвано тем, что элементы с низкой температурой плавления отклоняются в центр сварного шва при его затвердевании.Чтобы предотвратить образование горячих трещин, тщательно подбирайте свойства присадочного металла и основного материала, обеспечивайте надлежащую конструкцию стыка для конкретного применения и соблюдайте все процедуры сварки. Также важны предварительный нагрев и контроль температуры между проходами.

3. Холодное растрескивание обычно происходит при температурах ниже 600 градусов по Фаренгейту и может быть незаметным в течение нескольких часов или дней после затвердевания сварного шва. Это часто называют водородным растрескиванием или растрескиванием в зоне термического влияния (HAZ).Использование присадочных металлов с низким содержанием водорода и предварительный нагрев основного материала являются хорошей защитой от этого дефекта.

4. Выточка обычно возникает из-за чрезмерного напряжения и неправильного угла хода. Недолив. обычно возникает из-за слишком высокой скорости движения для данной скорости наплавки. Снижение скорости движения для обеспечения надлежащего заполнения, снижение напряжения и использование правильных углов движения могут решить проблему. Увеличение диаметра проволоки также может помочь достичь желаемых скоростей движения, обеспечивая при этом надлежащую скорость наплавки и заполнения.

5. Включения вызваны посторонними материалами в сварном шве. Заусенцы на основном материале или шлак от электрода для дуговой сварки защищенным металлом (SMAW) или проволоки для дуговой сварки с флюсовым сердечником (FCAW) могут способствовать включению. Их можно предотвратить, правильно очистив основной материал и используя технику перетягивания, чтобы не допустить попадания шлака в сварочную ванну.

Причина 4: Плохая техника сварки
Плохая техника сварки может быть объяснена отсутствием обучения, новыми сварщиками с более низким набором навыков или более опытными сварщиками, которые, возможно, приобрели вредные привычки.В любом случае неправильные методы могут повлиять на качество сварки и привести к сбоям.

Использование правильных рабочих углов и углов хода — важные средства предотвращения таких проблем, как подрез или сварной шов неправильного размера. Эти углы будут отличаться в зависимости от используемого присадочного металла. Под рабочим углом понимается расположение сварочного пистолета или электрода по отношению к вертикальному элементу сварного шва. Угол перемещения описывает расположение присадочного металла по отношению к сварочной ванне и направлению движения.Как упоминалось ранее, при сварке электродами SMAW или проволокой FCAW из-за образования шлака следует использовать технику сопротивления. Для сплошной проволоки или проволоки с металлическим сердечником, не образующей шлака, обычно рекомендуется использовать метод форхэнда или проталкивания.

Расстояние между контактным наконечником и рабочей поверхностью (CTWD) — это еще один фактор, о котором следует помнить операторам сварки, чтобы предотвратить плохое качество сварки и возможные отказы.CTWD увеличивает или уменьшает силу тока в процессе постоянного напряжения (CV) и изменяет напряжение в процессе постоянного тока (CC). Слишком длинный CTWD может вызвать падение силы тока, непроницаемость и / или потерю защитного газа. Когда CTWD слишком тугой, при использовании проволоки FCAW могут появиться пористость или червячные следы. CTWD варьируется в зависимости от используемого присадочного металла. Например, провода FCAW с газовой защитой E70T-1 / E71T-1 обычно имеют CTWD от 1/2 до 1 дюйма, в зависимости от диаметра провода (чем больше диаметр, тем больше CTWD).Самоэкранированный провод FCAW E71T-8 может потребовать до 1-1 / 2-дюймового CTWD.

Также важна правильная скорость движения, так как она может резко изменить размер сварного шва и внешний вид валика. При слишком быстром движении образуется тонкий, малоразмерный и вязкий сварной шов, которому может не хватать прочности; Слишком медленное перемещение может привести к отсутствию проплавления и получению более крупного и плоского сварного шва.

Причина 5: Неправильный осмотр или тестирование
Не для всех сварочных работ требуется проверка сварных швов или сварка согласно нормам; однако, когда это необходимо, правила сварки обеспечивают надежную и проверенную систему для аттестации процедур сварки и руководства сварщиками для обеспечения приемлемого качества сварки.

Всегда используйте утвержденные кодексом стандарты испытаний для разработки новых процедур, уделяя особое внимание правильному количеству и типу испытаний на механические и химические свойства и / или неразрушающему контролю. Свариваемый материал, а также строгость или критичность его применения определяют, насколько строгими должны быть испытания. В кодексе будут указаны критерии приемки для сварных швов, производимых с использованием методов пенетрантного (PT), магнитопорошкового (MP), радиографического (RT) и / или ультразвукового (UT) тестирования.

Следуйте утвержденным кодексом критериям контроля, чтобы убедиться, что сварные швы соответствуют подходящему размеру, форме и не превышают допустимые требования к пределу несплошности. Коды определяют допустимый диапазон несплошностей в сварном шве, например пористость, прежде чем он будет считаться дефектом, который необходимо переработать.

Сварочный контроль — как минимум визуальный — должен выполняться регулярно во всех сферах применения, даже если они не обязаны соблюдать сварочные нормы. Будьте последовательны и критичны к качеству сварных швов и сделайте процесс контроля приоритетным, чтобы избежать повреждений сварных швов.

Собираем все вместе
Создание и обеспечение соблюдения системы качества для сварочных работ, а также проведение обучения являются ключом к предотвращению отказов сварных швов — как для начинающих, так и для более опытных сварщиков. Никогда не помешает пройти курсы повышения квалификации по основам сварки или попрактиковаться в методах, которые помогут выработать хорошие привычки и добиться положительных результатов. Это может принести пользу всей сварочной операции с точки зрения повышения качества, производительности и экономии средств.

Таблица предварительного нагрева при сварке