Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!
Зварювання відноситься до числа основних процесів більшості машинобудівних виробництв. Крім того, зварювання часто застосовується в побуті для з'єднання металевих конструкцій, оскільки має переваги перед іншими способами.
До плюсів методу варто віднести:
- Забезпечує кращу герметичність при з'єднанні трубопроводів, ніж з'єднання.
- Знижує матеріальні витрати на закупівлю метизів при виготовленні огорож, сходів і інших металевих конструкцій.
- Органічно виглядає в складі збірних металевих виробів, оскільки якісно виконаний зварений шов завжди акуратний. За рахунок цього зварювання широко застосовується при виробництві високохудожніх металевих конструкцій, в тому числі для з'єднання елементів, виконаних за допомогою художнього кування.
Але зварні шви не завжди бувають виконані якісно. Це стає особливо помітно, якщо в зварюванні одного вироби разом брали участь майстер з великим виробничим досвідом і новачок. Професійно виконаний шов при візуальному огляді ніколи не викличе питань, на відміну від звисаючих напливів або непроварених ділянок шва, зробленого новачком. А адже це тільки зовнішня картина. Важливо і те, в якому стані знаходиться метал всередині. Від цього дуже сильно залежить міцність зварного з'єднання і інші характеристики.
Розглянемо дефекти, які можуть виникати в зварних швах, причини їх виникнення, способи недопущення їх появи, а також варіанти усунення.
Причини виникнення дефектів
Є два типи факторів, що впливають на якість зварювальних робіт:
Об'єктивні - мають відношення до властивостей зварювальних матеріалів, поведінки металів в умовах, що диктуються технологічним процесом. Недарма однією з важливих характеристик будь-якого сплаву є зварюваність. Іноді виникає необхідність зварити матеріали з поганою здатністю до зварювання. Такі завдання іноді ставляться в дрібносерійному або одиничному виробництві. Навіть при повному дотриманні вимог технологічного процесу може зберігатися певний відсоток браку, який доводиться офіційно вважати допустимим.- Суб'єктивні - залежні від виконавців. Причому до виконавців слід відносити не тільки робітників, що виконують зварювання, а й технологів, які несуть відповідальність за правильність параметрів технологічного процесу, вірний вибір обладнання та режимів зварювання.
Основними суб'єктивними причинами виникнення дефектів зварювальних швів є:
- помилки при підготовці поверхонь, що зварюються;
- застосування інструменту, відмінного від зазначеного технологом;
- несправність зварювального інструменту;
- малий досвід роботи і низька кваліфікація зварника;
- відступ від необхідних режимів зварювання.
Види дефектів зварних швів
Дефекти зварних з'єднань прийнято ділити на дві групи:
- Зовнішні, наявність яких стає очевидним при огляді шва неозброєним оком.
- Внутрішні, виявлення яких вимагає застосування спеціальних приладів контролю.
У деяких джерелах наскрізні дефекти виділяють в окрему групу, проте з наукової точки зору вони відносяться до зовнішніх, оскільки виявляються при огляді.
зовнішні недоліки
Оскільки зовнішні дефекти є видимими, вони пов'язані з порушенням геометрії шва і прилеглих ділянок матеріалу. У разі ручного зварювання в переважній більшості випадків шлюб пов'язаний з низькою кваліфікацією зварника або недбалістю при виконанні робіт. Часто можна спостерігати помилки в напрямку електрода і його переміщенні. При автоматичному зварюванні шлюб може бути викликаний роботою на несправному зварювальному обладнанні.
Найбільш часто зустрічаються такі види зовнішніх дефектів:
- Відхилення по ширині і висоті. В якості основних причин виникнення зазвичай виступають погана підготовка зварювальних кромок і незадовільна їх підгонка, нерівномірне переміщення електрода, відступ від необхідних режимів. Даний дефект не тільки псує зовнішній вигляд виробу, але і знижує механічні характеристики, адже наплавлений метал остигає нерівномірно, що може призводити до виникнення внутрішньої напруги і навіть пластичних деформацій.
Напливи. Є основною проблемою багатьох новачків, недавно освоїли професію зварювальника. Виникають в процесі надмірного натекания металу електрода на стикуються поверхні без сплаву. Виникненню напливів сприяє наявність окалини на зварюваних елементах, що свідчить про погану підготовку поверхонь. При недостатній швидкості переміщення електрода утворюються надлишки розплавленого металу, який твердне без з'єднання з основним матеріалом. Низька напруга дуги, довга дуга, завищений струм також можуть стати причиною появи напливів. Навіть зміщення електрода щодо осі виконуваного зварного шва може привести до цього поширеній дефекту. Варто відзначити, що напливи не завжди впливають на механічні властивості і герметичність з'єднання. Тому в окремих випадках допускається експлуатація зварних з'єднань з напливами, якщо зовнішній вигляд виробу не має особливої важливості.- Підріз - дефект, який можна вважати протилежним напливу. Являє собою канавку по обидві сторони від зварного шва. В результаті відбувається місцеве зниження товщини, що негативно позначається на міцності виробу. Підріз може виникати при завищенні швидкості зварювання, великому напруженні. Якщо при виконанні кутового шва між горизонтальною і вертикальною поверхнями змістити електрод вище осі шва, розплавлений метал буде інтенсивно стікати вниз, а вище осі виникне підріз.
- Непровар - ще один поширений вид дефекту, що виникає найчастіше з вини недосвідченого зварника. Непровар полягає у відсутності сплаву між стикуємими елементами або між наплавленим металом і основним матеріалом. При багатошаровому зварюванні можливе виникнення непровару між окремими шарами. Основними причинами появи цього шлюбу є погана підготовка поверхонь, наявність іржі або окалини, занижений зазор між стикуємими поверхнями, завищена швидкість зварювання, зміщення електрода щодо виконуваного шва, занижена сила струму. Непровар різко знижує міцність зварного з'єднання, а для герметичності часто є критичним.
- Незаплавлених поглиблення. Їх називають кратерами. Являють собою поглиблення, що утворюються зазвичай в місцях різкого відриву дуги. Можуть супроводжуватися усадковими рихлість, які стають причиною утворення тріщин.
Зовнішні тріщини. Можуть розташовуватися як поздовжньо, так і поперечно. Утворюються не тільки в наплавленном, але і в основному металі. В останньому випадку вони розташовуються в зоні термічного впливу зварювання, тобто близько до шву. Причиною утворення тріщин можуть стати напруги, що виникають при нерівномірному нагріванні і охолодженні. Наявність пір і непроварів може спровокувати виникнення тріщин.- Пропал - наскрізне проплавлення, що супроводжується витіканням рідкого металу з виворітного боку виконуваного шва. Виникають пропали зазвичай зважаючи на великі значень струму, збільшеного зазору між стикуємими крайками або поганий їх підгонки, низькій швидкості переміщення електрода.
внутрішні дефекти
Наявність в звареному шві внутрішніх дефектів не завжди є очевидним. Прихований шлюб особливо небезпечний, тому всі зварні з'єднання повинні піддаватися ретельному контролю.
Розглянемо основні види внутрішніх дефектів:
Пори. З'являються при поглинанні розплавленим металом водню, окису вуглецю та інших газів, які не встигли виділитися на поверхню металу при його застиганні. Пори є бульбашки, заповнені газом. В основному виникають при неправильно підібраних електродах або їх зберіганні у вологому середовищі, наявності в місці стиковки іржі або окалини.- Оксиди і включення шлаку. Утворюються при надмірно довгій дузі. Істотно знижують характеристики міцності шва. У відповідальних конструкціях допускаються лише одиничні включення.
- Непровар кореня або кромки шва. За своєю суттю схожий з зовнішнім непроваром, але візуально непомітний, так як знаходиться в товщі металу.
- Внутрішні тріщини. Механізм появи аналогічний виникненню зовнішніх тріщин.
- Перегрів. Суть дефекту - в крупнозернистому будові. Великі зерна мають меншу поверхню зчеплення між собою, внаслідок цього знижуються міцність і пластичність. Іноді цей дефект можна виправити термообробкою.
- Перевитрата - поява окислених зерен, зчеплення яких між собою істотно слабшає, що різко збільшує крихкість. Перевитрата, на відміну від перегріву, є невиправним браком.
методи контролю
Для попередження появи дефектів слід проводити систематичне контроль на всіх етапах виробництва: до, в процесі зварювання, і після закінчення.
- Перед зварюванням перевіряється підготовка стикуються поверхонь, їх геометрія.
- В процесі - ретельно контролюється дотримання всіх параметрів технологічного процесу, в тому числі режимів зварювання.
- Після зварювання слід контроль готового виробу.
Основні способи виявлення дефектів зварних швів:
- Візуальний огляд і перевірка геометрії. Передбачається використання лупи для виявлення дрібних поверхневих тріщин і пор. Ділянка металу зачищається наждачним папером і протравливается розчином азотної кислоти. Утворюється матова поверхня, на якій тріщини більш помітні. Після огляду залишки кислоти видаляють.
Випробування механічних властивостей. Разом з виробом виробляють зварювання зразків, які направляють в лабораторію для визначення тимчасового опору, відносного подовження, ударної в'язкості.- Контроль макроструктури. Проводиться на зразках, які пройшли шліфування і протруювання.
- Контроль мікроструктури. Проводять на зразках із застосуванням мікроскопа. Даний метод дослідження дозволяє виявити перевитрата, оксиди кордонів зерен, зміна структури металу, мікротріщини.
- Гідравлічні і пневматичні випробування. Застосовуються для контролю судин і трубопроводів.
- Рентгенівський контроль. Просвічування рентгенівськими променями дозволяє виявити пори, непровари, тріщини, шлакові включення.
- Ультразвуковий контроль. Проводиться за допомогою ультразвукового дефектоскопа. Високочастотні коливання проникають в метал і відбиваються від тріщин, пор і інших дефектів.
- Контроль на наявність міжкристалітної корозії. Проводять тільки для виробів, що піддаються впливу агресивних середовищ.
Способи усунення дефектів
Найчастіше виявлені дефекти зварювальних швів не підлягають усуненню і ведуть до бракування вироби. Зрозуміло, ніхто не буде викидати секцію огорожі з напливами, але для відповідальних деталей контроль завжди необхідний жорсткий.
Деякі дефекти цілком можна усунути:
Напливи видаляють механічним шляхом із застосуванням абразивного інструменту.- Великі тріщини підлягають заварці. Місце появи тріщини засверливают і зачищається за допомогою абразиву.
- Дрібні тріщини і непровари ліквідувати складніше. Звичайно потрібно повне руйнування виконаного шва, нова ретельна зачистка і повторна зварювання.
- Підрізи усувають наварюванням тонких шарів металу.
- Перегрів можливо усунути при певних режимах термічної обробки.
Після усунення всіх недоліків деталь підлягає повторному, ще більш ретельному контролю, який дозволить впевнитися, що дефекти відсутні. У разі повторного виявлення недоліків допускається провести додаткові виправлення. Однак повторювати такі процедури можна не більше трьох разів, інакше висока ймовірність різкого зниження механічних властивостей матеріалу.
Найчастіше важко виконати зварювання зовсім без дефектів. Однак постійна практика і неухильне дотримання технології дозволять звести їх кількість до мінімуму. А знання теоретичної бази допоможе правильного організувати технологічний процес з метою отримання виробів високої якості.