Основные аспекты сварки цветных металловДля изучения влияния выбранных форм кромок щелевой разделки на распределение твердости в поперечном сечении многослойных сварных соединений были проведены дополнительные исследования.

Распределения полей твердости исследовали на образцах из стали 30ХГСА, сваренных разработанным способом с двухструйной газовой защитой в СО2 сварочной проволокой Св–08Г2С диаметром 1,2 мм, без предварительного подогрева и последующей термообработки. После сварки произвели шлифовку образцов и травление 4%-ым раствором азотной кислоты.

Результаты измерений были обработаны с помощью пакета MATLAB и построены поля распределения твердости (рис.4.9). На поверхностях распределения твердости легко заметить место расположение сварного шва по отчетливому излому, т.к. его твердость ниже твердости основного металла.

По результатам анализа полученных полей распределения твердости установлено снижение твердости в верхних слоях шва с U–образной разделкой в сравнении с V–образной. Это объясняется тем, что для заполнения U–образной разделки требуется больший и постоянный по слоям объем наплавляемого электродного металла и, соответственно, большее число проходов, что увеличивает количество циклов переплавления и перемешивания металла шва с основным и наплавляемым металлом. Происходит увеличение доли электродного металла и количества веденного тепла, что уменьшает твердость металла шва и сварного соединения.

а)

б)

Рис.4.9. Поля распределения твердости в многослойных сварных соединениях из стали 30ХГСА с разной формой кромок щелевой разделки: а) U-образная, б) V-образная

На представленных распределениях твердости (рис. 4.10) по слоям сварных соединений из стали 30ХГСА в зависимости от формы кромок щелевой разделки (кривая 1 – U–образная, кривая 2 – V–образная) отчетливо видно, что сварное соединение с U– образной разделкой имеет меньшие значения твердости.

Рис. 4.10. Распределение твердости по слоям многослойных сварных соединений из стали 30ХГСА:1 – U–образная; 2 – V–образная

В первом (корневом) слое соединения с V–образной разделкой наблюдается повышение твердости (кривая 1) за счет увеличения доли основного металла.

В средних слоях (2–4) кривая 2 практически совпадает с кривой 1, т.к. режим сварки, ширина раздели и объем наплавленного металл почти одинаковые. В последнем (пятом) слое различие между кривыми 1 и 2 значительно. Отчетливо наблюдается меньшее значение твердости в соединении с U–образной разделкой. Это объясняется тем, что происходит увеличение доли электродного металла и количества веденного тепла, что уменьшает твердость металла шва и сварного соединения.

По результатам проведенного исследования установлено, что изменение геометрии кромок щелевой разделки оказывает значительное влияние на распределение поля твердости в сварных соединениях и их эксплуатационную надежность. Выбирать форму щелевой разделки необходимо в зависимости от условий работы сварной конструкции.