Основные аспекты сварки цветных металловДля повышения стойкости сварных соединений из высокопрочных легированных сталей образованию холодных трещин традиционно используют предварительный подогрев и послесварочную термообработку.

Необходимо отметить, что технологии изготовления сварных конструкций из легированных сталей, склонных к закалке и образованию холодных трещин, усложняются. Увеличивается количество компонентов (заметим, дорогостоящих), входящих в сварочные материалы, но конкретные общепризнанные достижения в решении проблемы предотвращения образования холодных трещин при сварке закаливающихся сталей так и не получены. Проблема образования холодных трещин при сварке среднелегированных сталей остается актуальной и требует дальнейших поисков путей ее решения.

Разработанный в ЮТИ ТПУ способ сварки многослойных соединений из легированных сталей с двухструйной газовой защитой без предварительного подогрева и последующей термической обработки [83, 84] обеспечивает хорошее качество и работоспособность сварных соединений.

Для исследования качества и микроструктуры сварных образцов из легированной стали 30ХГСА выполненных за один проход последовательно с двух сторон разработанным способом сварки без предварительного подогрева и последующей термической обработки провели ряд исследований.

Осуществляли автоматическую сварку в СО2 пластин 300х150 мм толщиной 8 мм из стали 30ХГСА электродной проволокой Св– 08Г2С диаметром 1,2 мм. Сварку образцов выполняли за один проход последовательно с двух сторон разработанным способом без предварительного подогрева и последующей термообработки. Режим сварки: Iсв = 185–190А, U = 26–27 В, V = 28–30 см/мин, расход защитного газа Q = 16–17 л/мин. В качестве источника питания использовался сварочный выпрямитель ВСЖ–303.

Внешний осмотр сваренных пластин через 72 часа после сварки показал отсутствие холодных трещин и отколов. Это свидетельствует о том, что разработанный способ сварки обеспечивает получение качественных однопроходных сварных соединений из высокопрочной легированной стали 30ХГСА без предварительного подогрева и последующей термообработки. На полученных сварных образцах провели микроструктурный анализ (рис. 4.11–4.13).

Рис. 4.11. Схема проведения микроструктурного анализа

Рис. 4.12. Макрошлиф поперечного сечения сварного соединения

Порядок наложения сварных швов определяет формирование микроструктуры. Первый шов подвержен термическому влиянию второго шва, т.е. второй шов термообрабатывает первый. Поэтому на макрошлифе легко можно определить первый шов (видимое отсутствие ЗТВ) (рис. 4.12).

Из представленных микроструктур видно, что микроструктуры ЗТВ первого и второго шва отличаются. Несмотря на эти отличия, сварное соединение не имеет микротрещин и дефектов.

а), б), в)
во втором шве: точки 1, 11, 12 (2 мм от поверхности)

а), б), в)
в середине сварного соединения: точки 2, 21, 22 (4 мм от поверхности)

а), б), в)
в первом шве: точки 3, 31, 32 (6 мм от поверхности)
Рис. 4.13. Микроструктура зон сварного соединения: а) металл сварного шва, б) зона сплавления, в) участок ЗТВ

На этом же образце провели исследование микротвердости в соответствии со схемой представленной на рисунке 4.14.

Рис. 4.14. Схема измерения микротвердости сварных образцов

Рис. 4.15. Микротвердость на расстоянии 2 мм от верхней поверхности сварного образца (второй шов)

Рис. 4.16. Микротвердость на расстоянии 4 мм от верхней поверхности сварного образца

По полученным результатам видно, что максимальное значение микротвердости первого шва почти на 1ГПа меньше, чем второго (рис. 4.15). Это еще раз подтверждает то, что первый шов подвержен термическому влиянию второго шва, т.е. второй шов термообрабатывает первый.

В результате выполнения работы установлено, что разработанный способ сварки обеспечивает получение качественных однопроходных двухсторонних сварных соединений без предварительного подогрева и последующей термообработки, способствует измельчению структуры металла шва, формирует плавный переход от наплавленного металла к основному.