9994344727

Badania wrażliwości stali na spajanie oraz system wskaźników spawalności stali

Ocena wrażliwości stali na spajanie oraz wybór optymalnych warunków spajania jest bardzo trudnym zadaniem zwłaszcza, że przy obecnym stanie wiedzy nie istnieje jakaś jedna wielkość opisująca wrażliwość stali na spajanie w sposób jednoznaczny i pomimo wielu badań prowadzonych w tym zakresie nic nie wskazuje na to aby można było wyznaczyć taką wielkość. Dlatego też przyjęte obecnie podejście polega na tym, że wrażliwość na spajanie wyrażana jest przez podanie wrażliwości na pękanie gorące, pękanie zimne, pękania lamelarne, pękanie pod wpływem powtórnego nagrzewania, kruchości w wyniku zachodzących przemian, kruchości w wyniku starzenia oraz charakterystyki zmian struktury i właściwości w funkcji czasu ts/5-

1. Badania wrażliwości stali na spajanie

Istnieje obecnie wiele prób technologicznych i laboratoryjnych pozwalających badać poszczególne składowe wrażliwości na spajanie. Niestety większość tych prób w sposób bardzo przybliżony odtwarza warunki panujące w konkretnych, rzeczywistych połączeniach spawanych. Jest to przyczyną ograniczonego zakresu przenoszenia wyników prób technologicznych na złącza rzeczywiste i zmusza do prowadzenia badań na modelowych połączeniach spawanych. Przyczynia się to do znacznego wydłużenia cyklu badań oraz ponoszenia wysokich nakładów finansowych. Prowadzenie zaś badań struktury i właściwości SWC na próbkach spawanych jest bardzo trudne i uciążliwe. Wynika to między innymi z ograniczonych rozmiarów strefy wpływu ciepła. Dla przykładu w złączu doczołowym o grubości 15 mm spawanym łukowo ręcznie z niską energią liniową łuku szerokość SWC nie powinna przekroczyć ok. 0,3 mm. W tych trzech dziesiątych milimetra temperatura maksymalna zmienia się podczas spawania od ok. 900°C do ok. 1500°C. Uwzględniając dodatkowo, że obszar ten jest nierównomierny i najczęściej nie jest położony prostopadle do powierzchni blachy, pobranie próbki np. do badań udarności obszaru przegrzanego jest praktycznie niemożliwe, nie wspominając już o badaniach wytrzymałościowych poszczególnych obszarów SWC.

Problem ten został częściowo rozwiązany poprzez zastosowanie w badaniach spawalności stali fizycznej symulacji procesu spawania , czyli innymi słowy odtworzenie procesu technologicznego w próbce materiału o stosunkowo małych wymiarach (w porównaniu z płytą próbną). Proces symulacji fizycznej obszarów SWC musi zapewniać odtworzenie w próbce warunków cieplnych i odkształceni owo - naprężeniowych panujących w SWC podczas rzeczywistego procesu spawania określonego typu złącza spawanego [6,14,34,67], Symulacje fizyczne procesu spawania realizowane są na urządzeniach zwanych symulatorami cykli cieplnych i cieplno - odkształceniowych spawania.

Symulatory cykli cieplnych i odkształceniowych spawania są urządzeniami wyposażonymi w dynamiczny układ nagrzewania i chłodzenia próbki oraz mechaniczny układ jej obciążania. W zależności od typu symulatora, nagrzewanie może odbywać się oporowo lub indukcyjnie, zaś obciążenie próbki realizowane może być poprzez siłowniki hydrauliczne, hydrauliczno - pneumatyczne lub magnetyczne. W kraju stosowane są symulatory produkowane przez Instytut Spawalnictwa w Gliwicach [77,79], Symulatory te umożliwiają [79]:

kontrolowane nagrzewanie (do temperatury Tmax T top) próbek o przekroju okrągłym 10 mm oraz kwadratowym 10 x 10 x 100 mm ciepłem Joule'a w wyniku przepływu przez próbkę prądu przemiennego o częstotliwości 50 Hz,