1. Jakie są cechy pierwotnej struktury krystalicznej spoiny?
Odpowiedź: Krystalizacja jeziorka spawalniczego również przebiega zgodnie z podstawowymi zasadami ogólnej krystalizacji ciekłego metalu: tworzeniem się zarodków kryształów i wzrostem zarodków kryształów. Kiedy ciekły metal w jeziorku spawalniczym zestala się, półstopione ziarna na materiale macierzystym w strefie stapiania zwykle stają się zarodkami kryształów.
Sprzęt spawalniczy Xinfa charakteryzuje się wysoką jakością i niską ceną. Aby uzyskać szczegółowe informacje, odwiedź:Producenci spawania i cięcia – chińska fabryka spawania i cięcia i dostawcy (xinfatools.com)
Następnie jądro krystaliczne pochłania atomy otaczającej cieczy i rośnie. Ponieważ kryształ rośnie w kierunku przeciwnym do kierunku przewodzenia ciepła, rośnie również w obu kierunkach. Jednakże, z powodu blokowania przez sąsiednie rosnące kryształy, kryształy tworzą się. Kryształy o morfologii kolumnowej nazywane są kryształami kolumnowymi.
Ponadto w pewnych warunkach ciekły metal w roztopionym jeziorku podczas krzepnięcia będzie również wytwarzał spontaniczne zarodki kryształów. Jeśli rozpraszanie ciepła odbywa się we wszystkich kierunkach, kryształy będą rosły równomiernie, tworząc kryształy przypominające ziarno we wszystkich kierunkach. Ten rodzaj kryształu nazywa się kryształem równoosiowym. W spoinach powszechnie obserwuje się kryształy kolumnowe, a w pewnych warunkach w środku spoiny mogą pojawić się również kryształy równoosiowe.
2. Jakie są cechy struktury wtórnej krystalizacji spoiny?
Odpowiedź: Struktura metalu spoiny. Po pierwotnej krystalizacji metal nadal ochładza się poniżej temperatury przemiany fazowej i struktura metalograficzna ponownie się zmienia. Na przykład podczas spawania stali niskowęglowej wszystkie ziarna pierwotnej krystalizacji są ziarnami austenitu. Po ochłodzeniu poniżej temperatury przemiany fazowej austenit rozkłada się na ferryt i perlit, zatem struktura po wtórnej krystalizacji składa się głównie z ferrytu i niewielkiej ilości perlitu.
Jednakże, ze względu na większą szybkość chłodzenia spoiny, powstająca zawartość perlitu jest na ogół większa niż zawartość w strukturze równowagowej. Im większa szybkość chłodzenia, tym wyższa zawartość perlitu i im mniej ferrytu, tym lepsza jest także twardość i wytrzymałość. , podczas gdy plastyczność i wytrzymałość są zmniejszone. Po wtórnej krystalizacji otrzymuje się rzeczywistą strukturę w temperaturze pokojowej. Struktury spoin uzyskiwane z różnych materiałów stalowych w różnych warunkach procesu spawania są różne.
3. Na przykładzie stali niskowęglowej wyjaśnić, jaką strukturę uzyskuje się po wtórnej krystalizacji metalu spoiny?
Odpowiedź: Biorąc za przykład stal o niskiej plastyczności, pierwotną strukturą krystalizacyjną jest austenit, a proces przemiany fazowej metalu spoiny w stanie stałym nazywany jest wtórną krystalizacją metalu spoiny. Mikrostruktura wtórnej krystalizacji to ferryt i perlit.
W równowagowej strukturze stali niskowęglowej zawartość węgla w stopiwie jest bardzo niska, a jej struktura to gruboziarnisty ferryt kolumnowy z niewielką ilością perlitu. Ze względu na dużą szybkość chłodzenia spoiny, ferryt nie może zostać całkowicie wytrącony zgodnie ze schematem fazowym żelazo-węgiel. W rezultacie zawartość perlitu jest na ogół większa niż w gładkiej strukturze. Wysoka szybkość chłodzenia również udoskonali ziarna i zwiększy twardość i wytrzymałość metalu. Ze względu na redukcję ferrytu i wzrost perlitu, twardość również wzrośnie, a plastyczność spadnie.
Dlatego o ostatecznej strukturze spoiny decyduje skład metalu i warunki chłodzenia. Ze względu na charakterystykę procesu spawania struktura metalu spoiny jest drobniejsza, dzięki czemu metal spoiny ma lepsze właściwości strukturalne niż stan odlewu.
4. Jakie są cechy spawania metali różnoimiennych?
Odpowiedź: 1) Charakterystyka spawania metali różnoimiennych polega głównie na oczywistej różnicy w składzie stopu stopiwa i spoiny. W zależności od kształtu spoiny, grubości metalu rodzimego, powłoki elektrody lub topnika i rodzaju gazu ochronnego, stop spawalniczy będzie się zmieniał. Zachowanie basenu jest również niespójne,
Dlatego też stopień topienia metalu nieszlachetnego jest również inny i zmienia się również efekt wzajemnego rozcieńczania stężenia składników chemicznych osadzonego metalu i obszaru topienia metalu nieszlachetnego. Można zauważyć, że złącza spawane z różnych metali różnią się w zależności od nierównomiernego składu chemicznego obszaru. Stopień zależy nie tylko od pierwotnego składu materiału spawanego i wypełniacza, ale także zmienia się w zależności od różnych procesów spawania.
2) Niejednorodność konstrukcji. Po doświadczeniu cyklu termicznego spawania w każdym obszarze złącza spawanego pojawią się różne struktury metalograficzne, co jest związane ze składem chemicznym metalu nieszlachetnego i materiałów dodatkowych, metodą spawania, stopniem spawania, procesem spawania i obróbką cieplną.
3) Niejednorodność wykonania. Ze względu na różny skład chemiczny i strukturę metalu złącza, właściwości mechaniczne złącza są różne. Wytrzymałość, twardość, plastyczność, wytrzymałość itp. każdego obszaru wzdłuż złącza są bardzo różne. W spoinie Wartości udarności stref wpływu ciepła po obu stronach są nawet kilkukrotnie różne, a granica pełzania i wytrzymałość trwała w wysokich temperaturach również będą się znacznie różnić w zależności od składu i struktury.
4) Nierównomierność rozkładu pola naprężeń. Rozkład naprężeń szczątkowych w połączeniach różnych metali jest nierównomierny. Decyduje o tym głównie różna plastyczność poszczególnych obszarów stawu. Ponadto różnica w przewodności cieplnej materiałów będzie powodować zmiany pola temperaturowego cyklu termicznego spawania. Czynniki takie jak różnice we współczynnikach rozszerzalności liniowej w różnych obszarach są przyczyną nierównomiernego rozkładu pola naprężeń.
5. Jakie są zasady doboru materiałów spawalniczych przy spawaniu stali różnoimiennych?
Odpowiedź: Zasady wyboru różnych materiałów spawalniczych stali obejmują głównie następujące cztery punkty:
1) Zakładając, że złącze spawane nie powoduje pęknięć i innych wad, a jeśli nie można uwzględnić wytrzymałości i plastyczności metalu spoiny, należy dobrać materiały spawalnicze o większej plastyczności.
2) Jeżeli właściwości metalu spoiny różnych materiałów spawalniczych ze stali odpowiadają tylko jednemu z dwóch materiałów podstawowych, uważa się, że spełnia on wymagania techniczne.
3) Materiały spawalnicze powinny charakteryzować się dobrą wydajnością procesu, a szew spawalniczy powinien mieć piękny kształt. Materiały spawalnicze są ekonomiczne i łatwe w zakupie.
6. Jaka jest spawalność stali perlitycznej i stali austenitycznej?
Odpowiedź: Stal perlityczna i stal austenityczna to dwa rodzaje stali o różnych strukturach i składzie. Dlatego też, gdy te dwa rodzaje stali są ze sobą zespawane, metal spoiny powstaje w wyniku stopienia dwóch różnych typów metali nieszlachetnych i materiałów wypełniających. Rodzi to następujące pytania dotyczące spawalności tych dwóch rodzajów stali:
1) Rozcieńczenie spoiny. Ponieważ stal perlityczna zawiera mniej pierwiastków złota, ma ona działanie rozcieńczające stop całego metalu spoiny. Dzięki temu efektowi rozcieńczenia stali perlitycznej zawartość pierwiastków tworzących austenit w spoinie jest zmniejszona. W rezultacie w spoinie może pojawić się struktura martenzytu, pogarszająca jakość złącza spawanego, a nawet powodująca pęknięcia.
2) Tworzenie się nadmiernej warstwy. Pod wpływem cyklu cieplnego spawania stopień wymieszania roztopionego metalu podstawowego i metalu wypełniającego jest różny na krawędzi roztopionego jeziorka. Na krawędzi roztopionego jeziorka temperatura ciekłego metalu jest niższa, płynność jest słaba, a czas przebywania w stanie ciekłym jest krótszy. Ze względu na ogromną różnicę w składzie chemicznym stali perlitycznej i stali austenitycznej, roztopiony metal nieszlachetny i metal wypełniający nie mogą być dobrze stopione na krawędzi jeziorka stopionego po stronie perlitycznej. W rezultacie w spoinie po stronie stali perlitycznej występuje perlityczny metal nieszlachetny. Udział jest większy, a im bliżej linii wtopienia, tym większy jest udział materiału podstawowego. Tworzy to warstwę przejściową o różnym składzie wewnętrznym metalu spoiny.
3) Utworzyć warstwę dyfuzyjną w strefie wtopienia. W stopiwie złożonym z tych dwóch rodzajów stali, ponieważ stal perlityczna ma wyższą zawartość węgla, ale więcej pierwiastków stopowych, ale mniej pierwiastków stopowych, podczas gdy stal austenityczna ma odwrotny skutek, więc po obu stronach stali perlitycznej po stronie strefy wtopienia A powstaje różnica stężeń pomiędzy pierwiastkami tworzącymi węgiel i węglik. Gdy złącze pracuje przez dłuższy czas w temperaturze wyższej niż 350-400 stopni, nastąpi wyraźna dyfuzja węgla w strefie wtopienia, to znaczy od strony stali perlitowej przez strefę wtopienia do strefy spawania austenitu. szwy rozłożone. W wyniku tego na podłożu ze stali perlitycznej w pobliżu strefy wtopienia tworzy się odwęglona warstwa zmiękczająca, a po stronie spoiny austenitycznej tworzy się warstwa nawęglona odpowiadająca odwęgleniu.
4) Ponieważ właściwości fizyczne stali perlitycznej i stali austenitycznej są bardzo różne, a skład spoiny jest również bardzo różny, ten typ złącza nie może wyeliminować naprężeń spawalniczych poprzez obróbkę cieplną, a może jedynie spowodować redystrybucję naprężeń. To bardzo różni się od spawania tego samego metalu.
5) Opóźnione pękanie. Podczas procesu krystalizacji roztopionego jeziorka spawalniczego tego rodzaju odmiennej stali występuje zarówno struktura austenitu, jak i struktura ferrytu. Obydwa są blisko siebie, a gaz może dyfundować, w wyniku czego rozproszony wodór może się gromadzić i powodować opóźnione pęknięcia.
25. Jakie czynniki należy wziąć pod uwagę przy wyborze metody spawania naprawczego żeliwa?
Odpowiedź: Wybierając metodę spawania żeliwa szarego, należy wziąć pod uwagę następujące czynniki:
1) Stan odlewu przeznaczonego do spawania, taki jak skład chemiczny, struktura i właściwości mechaniczne odlewu, wielkość, grubość i złożoność strukturalna odlewu.
2) Wady części odlewanych. Przed spawaniem należy poznać rodzaj wady (pęknięcia, brak miąższu, zużycie, pory, pęcherze, niewystarczające wylanie itp.), wielkość wady, sztywność miejsca, przyczynę wady itp.
3) Wymagania jakościowe po spawaniu, takie jak właściwości mechaniczne i właściwości przetwórcze złącza po spawaniu. Zrozum wymagania, takie jak kolor spoiny i skuteczność uszczelnienia.
4) Warunki i ekonomia wyposażenia na miejscu. Pod warunkiem zapewnienia wymagań jakościowych po spawaniu, najbardziej podstawowym celem naprawy spawalniczej odlewów jest zastosowanie najprostszej metody, najpowszechniejszego sprzętu spawalniczego i wyposażenia technologicznego oraz najniższego kosztu w celu osiągnięcia większych korzyści ekonomicznych.
7. Jakie są środki zapobiegające pęknięciom podczas spawania naprawczego żeliwa?
Odpowiedź: (1) Rozgrzej wstępnie przed spawaniem i powolne schładzanie po spawaniu. Wstępne podgrzanie konstrukcji spawanej w całości lub w części przed spawaniem i powolne schładzanie po spawaniu może nie tylko zmniejszyć tendencję spoiny do bielenia, ale także zmniejszyć naprężenia spawalnicze i zapobiec pękaniu konstrukcji spawanej. .
(2) Użyj spawania łukowego na zimno, aby zmniejszyć naprężenia spawalnicze i wybierz materiały spawalnicze o dobrej plastyczności, takie jak nikiel, miedź, niklowo-miedziana, stal wysokowanadowa itp. jako metal wypełniający, aby metal spoiny mógł rozluźnić naprężenia przez tworzywo sztuczne deformacji i zapobiec pęknięciom. stosując metody spawania o małej średnicy, małym prądzie, spawaniu przerywanym (spawanie przerywane), spawaniu rozproszonym (spawanie skokowe) można zmniejszyć różnicę temperatur pomiędzy spoiną a metalem nieszlachetnym i zmniejszyć naprężenia spawalnicze, które można wyeliminować poprzez młotkowanie spoiny . naprężać i zapobiegać pęknięciom.
(3) Inne środki obejmują dostosowanie składu chemicznego metalu spoiny w celu zmniejszenia jego zakresu temperatur kruchości; dodanie pierwiastków ziem rzadkich w celu wzmocnienia reakcji metalurgicznych odsiarczania i odfosforowania spoiny; i dodanie silnych elementów rozdrabniających ziarno, aby spoina skrystalizowała. Uszlachetnianie ziarna.
W niektórych przypadkach ogrzewanie stosuje się w celu zmniejszenia naprężeń w miejscu naprawy spawalniczej, co może również skutecznie zapobiegać powstawaniu pęknięć.
8. Czym jest koncentracja stresu? Jakie czynniki powodują koncentrację stresu?
Odpowiedź: Ze względu na kształt spoiny i charakterystykę spoiny pojawia się nieciągłość w kształcie zbiorczym. Obciążony powoduje nierównomierny rozkład naprężeń roboczych w złączu spawanym, przez co lokalne naprężenie szczytowe σmax jest wyższe od naprężenia średniego σm. Więcej, jest to koncentracja stresu. Istnieje wiele przyczyn koncentracji naprężeń w złączach spawanych, z których najważniejsze to:
(1) Wady technologiczne powstające w spoinie, takie jak wloty powietrza, wtrącenia żużla, pęknięcia i niepełne przetopy itp. Wśród nich najpoważniejsza jest koncentracja naprężeń spowodowana pęknięciami spawalniczymi i niepełnym przetopem.
(2) Nieuzasadniony kształt spoiny, np. zbyt duże wzmocnienie spoiny czołowej, czoło spoiny pachwinowej jest zbyt wysokie itp.
Nieuzasadniony projekt ulicy. Na przykład interfejs ulicy ulega nagłym zmianom i zastosowaniu osłoniętych paneli w celu połączenia z ulicą. Nierozsądny układ spoin może również powodować koncentrację naprężeń, np. złącza w kształcie litery T zawierające wyłącznie spoiny czołowe.
9. Czym są uszkodzenia plastyczne i jakie niosą ze sobą szkody?
Odpowiedź: Uszkodzenia plastyczne obejmują niestabilność plastyczną (plastyczność lub znaczne odkształcenie plastyczne) i pękanie plastyczne (pęknięcie krawędzi lub pęknięcie plastyczne). Proces polega na tym, że konstrukcja spawana najpierw pod wpływem obciążenia ulega odkształceniu sprężystemu → plastyczności → odkształceniu plastycznemu (niestabilności plastycznej). ) → tworzą mikropęknięcia lub mikropory → tworzą makropęknięcia → ulegają niestabilnej ekspansji → pękają.
W porównaniu z kruchym pękaniem, uszkodzenia plastyczne są mniej szkodliwe, w szczególności następujące typy:
(1) Po uplastycznieniu następuje nieodwracalne odkształcenie plastyczne, powodujące złomowanie konstrukcji spawanych o wysokich wymaganiach wymiarowych.
(2) Uszkodzenie zbiorników ciśnieniowych wykonanych z materiałów o wysokiej wytrzymałości i niskiej wytrzymałości nie jest kontrolowane przez odporność materiału na pękanie, ale jest spowodowane uszkodzeniem niestabilności plastycznej z powodu niewystarczającej wytrzymałości.
Końcowym skutkiem uszkodzeń plastycznych jest uszkodzenie konstrukcji spawanej lub katastrofalny wypadek, który wpływa na produkcję przedsiębiorstwa, powoduje niepotrzebne straty w ludziach i poważnie wpływa na rozwój gospodarki narodowej.
10. Co to jest kruche pękanie i jakie niesie ze sobą szkody?
Odpowiedź: Zwykle kruche pękanie odnosi się do rozszczepiającego pęknięcia dysocjacyjnego (w tym pękania quasi-dysocjacyjnego) wzdłuż określonej płaszczyzny kryształu i pęknięcia na granicy ziaren (międzykrystalicznego).
Pęknięcie rozszczepiające to pęknięcie powstałe w wyniku rozdzielenia wzdłuż określonej płaszczyzny krystalograficznej w krysztale. Jest to pęknięcie wewnątrzziarniste. W pewnych warunkach, takich jak niska temperatura, duża szybkość odkształcania i wysokie stężenie naprężeń, w materiałach metalowych nastąpi rozszczepienie i pęknięcie, gdy naprężenie osiągnie określoną wartość.
Istnieje wiele modeli generowania złamań rozszczepialnych, z których większość jest związana z teorią dyslokacji. Powszechnie uważa się, że gdy proces odkształcania plastycznego materiału jest znacznie utrudniony, materiał nie może dostosować się do naprężeń zewnętrznych poprzez odkształcenie, ale przez oddzielenie, co skutkuje pęknięciami łupliwymi.
Wtrącenia, kruche wydzielenia i inne defekty w metalach również mają istotny wpływ na występowanie pęknięć łupliwych.
Kruche pękanie zwykle występuje, gdy naprężenie nie jest wyższe niż projektowe dopuszczalne naprężenie konstrukcji i nie występuje znaczące odkształcenie plastyczne i natychmiast rozciąga się na całą konstrukcję. Ma charakter nagłego zniszczenia i jest trudny do wykrycia i zapobiegania z wyprzedzeniem, dlatego często powoduje ofiary w ludziach. i ogromne szkody w mieniu.
11. Jaką rolę odgrywają pęknięcia spawalnicze w kruchym pękaniu konstrukcji?
Odpowiedź: Spośród wszystkich wad pęknięcia są najbardziej niebezpieczne. Pod wpływem obciążenia zewnętrznego nastąpi niewielkie odkształcenie plastyczne w pobliżu czoła pęknięcia, a jednocześnie nastąpi pewne przemieszczenie otworu na końcu, powodując powolny rozwój pęknięcia;
Gdy obciążenie zewnętrzne wzrośnie do określonej wartości krytycznej, pęknięcie będzie się rozszerzać z dużą prędkością. W tym momencie, jeśli pęknięcie znajduje się w obszarze narażonym na duże naprężenia rozciągające, często powoduje kruche pękanie całej konstrukcji. Jeśli rozszerzające się pęknięcie wejdzie w obszar o niskim naprężeniu rozciągającym, Reputacja ma wystarczającą ilość energii, aby podtrzymać dalsze rozszerzanie się pęknięcia, lub pęknięcie wejdzie w materiał o lepszej wytrzymałości (lub ten sam materiał, ale o wyższej temperaturze i zwiększonej wytrzymałości) i otrzymuje większy opór i nie może się dalej rozwijać. W tym momencie ryzyko pęknięcia odpowiednio się zmniejsza.
12. Z czego wynika skłonność konstrukcji spawanych do kruchego pękania?
Odpowiedź: Przyczyny pęknięć można zasadniczo podzielić na trzy aspekty:
(1) Niewystarczająca ludzkość materiałów
Zwłaszcza na końcu nacięcia zdolność materiału do mikroskopijnych odkształceń jest słaba. Kruche uszkodzenie pod niskim naprężeniem zwykle występuje w niższych temperaturach, a wraz ze spadkiem temperatury wytrzymałość materiału gwałtownie maleje. Ponadto wraz z rozwojem niskostopowej stali o wysokiej wytrzymałości wskaźnik wytrzymałości stale rośnie, podczas gdy plastyczność i wytrzymałość spadają. W większości przypadków kruche pękanie zaczyna się od strefy spawania, zatem niewystarczająca wytrzymałość spoiny i strefy wpływu ciepła jest często główną przyczyną kruchego pękania pod niskimi naprężeniami.
(2) Występują defekty, takie jak mikropęknięcia
Pęknięcie zawsze zaczyna się od wady, a pęknięcia są najniebezpieczniejszymi wadami. Spawanie jest główną przyczyną pęknięć. Chociaż pęknięcia można w zasadzie opanować dzięki rozwojowi technologii spawania, nadal trudno jest całkowicie ich uniknąć.
(3) Pewien poziom stresu
Nieprawidłowy projekt i złe procesy produkcyjne są głównymi przyczynami naprężeń szczątkowych podczas spawania. Dlatego w przypadku konstrukcji spawanych oprócz naprężeń roboczych należy wziąć pod uwagę również naprężenia szczątkowe spawania i koncentrację naprężeń, a także dodatkowe naprężenia spowodowane złym montażem.
13. Jakie są główne czynniki, które należy uwzględnić przy projektowaniu konstrukcji spawanych?
Odpowiedź: Główne czynniki, które należy wziąć pod uwagę, to:
1) Złącze spawane powinno zapewniać wystarczające naprężenia i sztywność, aby zapewnić wystarczająco długą żywotność;
2) Weź pod uwagę czynnik roboczy i warunki pracy złącza spawanego, takie jak temperatura, korozja, wibracje, zmęczenie itp.;
3) W przypadku dużych części konstrukcyjnych należy w jak największym stopniu zmniejszyć obciążenie związane z podgrzewaniem wstępnym przed spawaniem i obróbką cieplną po spawaniu;
4) Części spawane nie wymagają już lub wymagają jedynie niewielkiej obróbki mechanicznej;
5) Obciążenie spawalnicze można ograniczyć do minimum;
6) Zminimalizować odkształcenia i naprężenia konstrukcji spawanej;
7) Łatwy w budowie i stwarzający dobre warunki pracy na budowie;
8) W miarę możliwości wykorzystywać nowe technologie oraz spawanie zmechanizowane i zautomatyzowane, aby poprawić wydajność pracy; 9) Spoiny można łatwo sprawdzić, aby zapewnić jakość połączenia.
14. Proszę opisać podstawowe warunki cięcia gazowego. Czy cięcie gazem acetylenowo-tlenowym można stosować w przypadku miedzi? Dlaczego?
Odpowiedź: Podstawowe warunki cięcia gazowego to:
(1) Temperatura zapłonu metalu powinna być niższa niż temperatura topnienia metalu.
(2) Temperatura topnienia tlenku metalu powinna być niższa niż temperatura topnienia samego metalu.
(3) Metal spalający się w tlenie musi być w stanie wyzwolić dużą ilość ciepła.
(4) Przewodność cieplna metalu powinna być mała.
Cięcia gazem tlenowo-acetylenowym nie można stosować w przypadku miedzi czerwonej, ponieważ tlenek miedzi (CuO) generuje bardzo mało ciepła, a jego przewodność cieplna jest bardzo dobra (ciepło nie może być skoncentrowane w pobliżu nacięcia), więc cięcie gazowe nie jest możliwe.
Czas publikacji: 6 listopada 2023 r
