Всё для надежной сварки
Печатная версия материала с сайта svarkainfo.ru - портала о сварке. При использовании материалов с сайта, пожалуйста, всегда указывайте источник или гиперссылку.
показать меню

Главная / Библиотека / Наш блог (статьи) / сентябрь 2011

2011

ноябрь октябрь

сентябрь

август июль июнь май апрель март февраль январь
 

2010

декабрь ноябрь октябрь август июль июнь май апрель март январь
 

2009

декабрь ноябрь сентябрь август июль июнь май апрель март февраль январь
 

2008

декабрь ноябрь октябрь сентябрь август июль июнь май апрель март февраль январь
 

2007

ноябрь октябрь сентябрь август июль июнь май
 
RSS пїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅ
Главная / Библиотека / Наш блог (статьи) / сентябрь 2011

Наш блог (статьи)

Сварка черных металлов: как убедиться в достаточном предварительном нагреве?

14 сентября 2011

Подогрев часто необходим для решения большинства сварочных задач. Температурные датчики контролируют уровень подогрева до рекомендованного. Сварщики знают, что предварительный нагрев предшествует сварке многих черных металлов. Удачный шов - это объединение присадочного металла и основного металла. Прочность шва определяется, по крайней мере, тем, на сколько хорошо прошло соединение основных металлов. Подогрев основного металла большинства материалов перед сваркой обеспечивает лучшие сварочные результаты и уменьшает риск трещинообразования и других проблем. Результат – меньше механообработки, совершенное качество готовой детали.

Трещины и как они образуются

Трещины в сварочном шве могут образоваться из-за температурного напряжения в металле шва и смежных зон термического влияния. Во время сварки углеродистых и легированных сталей трещины часто появляются вместе с образованием хрупких зон, как результат быстрого охлаждения во время сварки и наличия водорода.

Наплавленный металл сжимается во время охлаждения и это создает напряжение, если зона коробления ограничена холодным металлом. Скорость теплового потока со стороны шва увеличивается во время сварки толстого среза и в металлах с высокой удельной теплопроводностью. В металлах, восприимчивых к закалочному упрочнению, таких как высокоуглеродистые и легированные стали, быстрое выделение теплоты из зоны шва может привести к образованию закаленных хрупких зон.

Предварительный нагрев может помочь сократить температурный градиент в зоне шва, тем самым, уменьшить последствия температурного напряжения. Так же, как и за счет сокращения скорости охлаждения, предварительный нагрев может предотвратить или свести к минимуму образование закаленных хрупких зон во время сварки некоторых типов стали.

Контролируемый предварительный нагрев предлагает простое и известное решение сварочных проблем, которые могут появиться как результат быстрого охлаждения после сварки. Температура предварительного нагрева определяется исходя из типа и состава свариваемого металла, и, для обеспечения наибольшей эффективности подогрева, процесс должен контролироваться.

Проблема водорода

Наличие водорода в металле значительно увеличивает вероятность трещинообразования в металле шва или зоне термического влияния в углеродистых или легированных сталях. Трещины в корне шва, в зоне перехода, под валиком шва и поперечные трещины являются обычным явлением, вызванные термическим напряжением и содержанием водорода.

Очень важно во время сварки избегать влияния водорода. Водород может попасть в зону сварки из покрытия электрода, флюса, примесей основного металла – даже при контакте с атмосферой, и в случае ремонтной сварки, из материалов, содержащихся в ремонтном оборудовании. Предварительный нагрев помогает в предотвращении абсорбции водорода, так как водород испаряется.

Влажность и пористость

Очень важно во время сварки исключить влажность. При сварке на открытом воздухе влажность присутствует всегда. Даже во время сварки в закрытых помещениях присутствует проблема конденсации влажности, особенно если металл холодный. Высокая температура сварки будет превращать любую влажность с поверхности в пар; пары могут проникать в сварочную ванну, провоцируя образование пор в шве, что уменьшает его прочность и вязкость.

Снова мы видим преимущества предварительного нагрева. Подогрев металла предотвращает конденсацию. При этом влажность испаряется до начала сварки, то есть она испаряется не из-за температуры, образующейся во время сварки, и не будет абсорбироваться в сварочную ванну.

Предварительный нагрев сокращает скорость теплового потока из зоны шва. Это дает больше времени для перераспределения термического напряжения, т.о. уменьшает вероятность трещинообразования. В некоторых видах стали это помогает сократить образование закаленных хрупких зон в области шва и зоне термического влияния, при этом увеличивая вязкость и уменьшая риск трещинообразования.

Потребность в предварительном нагреве увеличивается при наличии следующих факторах:

  • толщина свариваемых деталей
  • низкая температура свариваемых деталей
  • низкая температура окружающей среды
  • низкое тепловложение
  • высокая скорость сварки
  • высокое содержание углерода в стали
  • высокое содержание сплава в стали
  • различная масса свариваемых деталей
  • сложная форма деталей

В некоторых случаях, необходимая температура предварительного нагрева составляет всего 50ºF (10ºC), это минимум для сварки под открытым небом. Но, тем не менее, в некоторых случаях применения необходима температура подогрева от 175 до 400º F (80-200ºС).

Предварительный нагрев не требуется для нержавеющих сталей или цветных металлов, таких как никель, никелевые сплавы, алюминиевые и медные сплавы. Но, тем не менее, подогрев до 200ºF (93º) желателен для удаления влажного конденсата. Также, подогрев может использоваться при сварке толстостенных деталей из высокопроводящих металлов, таких как алюминий или медь.

Обычно подогрев выполняется с помощью газовых горелок. Если нужно более точно контролировать уровень температуры подогреваемых деталей, можно использовать греющие пластины с электрическим сопротивлением или индукционные катушки. При локальном подогреве горелкой или других методах быстрого подогрева, важно избежать перегрева детали, а также соблюсти достаточное время для равномерного проникновения температуры по всей толщине сварочного шва и околошовной зоны. Также, при использовании газовых горелок важно избегать отложений продуктов неполного сгорания на свариваемых поверхностях и прилегающих зонах.

Предпочтительным и простым методом для определения необходимой температуры подогрева является температурный датчик из материалов с точками плавления, градуированный до гарантированной погрешности 1%.

Самый распространенный температурный датчик для сварки выглядит как стержень или мелок в регулируемом держателе с клипсой, в виде механического карандаша. Температурные датчики состоят из материалов с калиброванными точками плавления. Датчик прикладывается к детали во время подогрева. Когда достигается температурное значение выбранного датчика, сухое непрозрачное маркирование подвергается фазовому переходу в явное расплавленное состояние.

Определять температуру можно с помощью разнообразных электрических, электронных, инфракрасных и других приборов. Однако ни один из этих методов не используется широко в сварке. Температурные датчики со сменой фазы предпочтительнее, так как они точны, просты в эксплуатации, недорогие и образуют хороший баланс с контактной поверхностью.

Точка плавления, где появляется смена фазы, является физическим свойством материала. Оно не подвержено влиянию статического электричества, ионизированного воздуха, влажности, и не может упасть на пол – это все те факторы, которые могут повлиять на функции электрических и электронных аппаратов. Преимуществами датчиков являются такие характеристики, как отсутствие времени настройки, калибровки и повторной калибровки, не нужно проводить обучение персонала. Все, что нужно делать оператору, это наблюдать за расплавлением мелового маркера.