книги / Сварка в машиностроении. Т. 3

ности. В общем балансе применяемых титановых сплавов сплавы ВТ 1-0, ОТ4-1, ОТ4-0 составляют около 20% . Сплавы применяются в изделиях, работающих длительно при низких (—250 ч------196 °С) и высоких (300—350 °С) температурах.

Среднепрочные титановые сплавы с пределом прочности 75—80 кгс/мм2 {ОТ4, АТЗ) являются универсальным конструкционным материалом для сварных конструкций. Титановые сплавы ВТ20, ТС5, ОТ4-2 (сгв = 95-ч- 105 кгс/мм2) имеют пониженную пластичность . Все среднепрочные сплавы хорошо свариваются, термически стабильны и невосприимчивы к упрочняющей термической обработке. Предназначены для деталей, длительно работающих при температурах до 400— 500 °С.

Высокопрочные титановые сплавы марок ВТ6, ВТ23, ВТ 15, ТС6 предназна­ чены для применения в термически упрочненном состоянии. Они могут работать в конструкциях, испытывающих длительный нагрев до 400 °С, но применение их ограничивается отдельными деталями и небольшими конструкциями, что связано с трудностями упрочняющей термической обработки крупногабаритных кон­ струкций. Препятствием для широкого применения термоупрочняемых титановых сплавов является низкая пластичность сварных соединений в термоупрочненном состоянии. При плотности в 1,7 раза меньшей, чем у стали, удается получить высокопрочные титановые сплавы с о в = 180-т-200 кгс/мм2.

Для изготовления деталей и конструкций, работающих при криогенных температурах, рекомендуется применять титановые сплавы ВТ 1-0, АТ2, ВТ5-1, ВТ6С, ВТ15, ОТ4. Сплавы ВТ1-0, АТ2, ОТ4, ВТ5-1 можно использовать при температурах до —253 °С. Сплавы ВТ6С и ВТ 14 рекомендуется применять для работы при температурах не ниже — 196 °С.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Александров В. Г. Справочник по авиационным материалам. М., Транспорт, 1972.

328 с.

2.Ассонов А. Д. Современные методы термической обработки. М., Машинострое­

ние, 1964. 191 с.

3.Газоэлектрическая сварка алюминиевых сплавов. /С. Н. Киселев и др. М., Ма­ шиностроение, 1972. 176 с.

4.Глазунов С. Г., Моисеев В. Н. Конструкционные титановые сплавы. М., Метал­

лургия, 1974. 368 с.

5. Лащинский А. А., Толчинский А. Р. Основы конструирования и расчета химиче­ ской аппаратуры. Справочник. Л., Машиностроение, 1970. 752 с.

6.Макаров В. И., Скачков Ю. Н. Сварка магниевых сплавов. М., Машиностроение, 1972. 121 с.

7.Машиностроительные стали. /В. Н. Журавлев и др. Справочник. М„ Машино­

Г л а в а 3

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

Для определения механических свойств сварных соединений согласно ГОСТ 6996—66 проводят испытания:

—металла различных участков сварного соединения и наплавленного ме­ талла на статическое (кратковременное) растяжение;

—металла различных участков сварного соединения и наплавленного металла на ударный изгиб (на надрезанных образцах);

—металла различных участков сварного соединения на стойкость против механического старения;

—твердости различных участков сварного соединения и наплавленного металла;

—сварного соединения на статическое растяжение;

—сварного соединения на статический изгиб (загиб);

—сварного соединения на ударный разрыв.

Испытание на статическое (кратковременное) растяжение. При испытаниях на статическое (кратковременное) растяжение определяют следующие хараю» теристики механических свойств:

1) условный (а0.2) или физический (ах) предел текучести; 2) временное сопро­ тивление ап; 3) относительное удлинение бв после разрыва на пятикратных образ­ цах; 4) относительное сужение ф после разрыва.

Рис. 1. Образцы для испытаний металла шва, металла различных участков околошовной зоны и наплавлен­ ного металла на статическое (кратковременное) растя­ жение:

а — при нормальной или пониженной температуре; б — при повышенной температуре

Испытание проводят для металла шва, металла различных участков около­ шовной зоны и наплавленного металла при всех видах сварки плавлением.

Образцы отбирают из проб, вырезанных непосредственно из контролируемой конструкции или из контрольных соединений, специально сваренных для прове­ дения испытаний.

Формы и регламентируемые размеры образцов, применяемых для испытания, должны соответствовать рис. 1, а и ГОСТ 6996—66. Для испытаний, проводимых при нормальной или пониженной температуре, применяют образцы обоих видов (рис. 1, а и б). При испытании при повышенной температуре применяют образцы,

представленные на рис. 1, б. Дополнительные требования к типоразмерам образ­ цов изложены в ГОСТ 6996—66.

Испытание на ударный изгиб. При испытании на ударный изгиб определяют ударную вязкость металла шва, околошовной зоны (в различных участках) и наплавленного металла. Для испытаний применяют образцы, форма и регла­ ментируемые размеры которых должны соответствовать рис. 2, а и б и ГОСТ 6996— 66. Дополнительные требования к типоразмерам образцов изложены в ГОСТ 6996—66.

Образцы испытывают на ударный изгиб на маятниковом копре при одном ударе маятника, наносимом со стороны, противоположной надрезу образца, лежащего на опорах.

Рис. 2. Образцы для испытаний металла шва, около­ шовной зоны (в различных участках) и наплавленного металла на ударный изгиб

Ударная вязкость определяется работой А1и расходуемой на ударный излом образца, отнесенной к рабочей площади поперечного сечения F в месте надреза:

Испытание металла различных участков сварного соединения на стойкость против механического старения. Стойкость против механического старения характеризуется изменением ударной вязкости металла, подвергнутого старению, по сравнению с ударной вязкостью его в исходном состоянии. О стойкости металла против механического старения судят по отношению этих величин, выраженному в процентах, или по абсолютному (нормативному) значению ударной вязкости после старения. Испытания проводят для металла шва и различных участков околошовной зоны.

Заготовки подвергают искусственному старению по методике: деформация растяжением из расчета получения 10±-.0,5% остаточного удлинения в пределах расчетной длины /, ограниченной кернами или рисками. Рекомендуется на поверх­ ности образцов через каждые 10 мм наносить риски для проверки равномерности деформации по длине расчетной части. После удлинения заготовку подвергают равномерному нагреву в течение 1 ч при 250 °С с последующим охлаждением на воздухе. Из рабочей части заготовок изготовляют образцы, типоразмеры которых представлены в ГОСТ 6996—66. Приведенную методику старения при­ меняют для сварных соединений из сталей. Методика старения для других металлов и сплавов, а также иная температура нагрева или деформации для соеди­ нений из стали оговаривается стандартами или другой технической документа­ цией .

Измерение твердости металла различных участков сварного соединения и наплавленного металла. Твердость металла, шва, металла наплавки, наплавлен­ ного металла, металла околошовной зоны и основного металла измеряют с помощью приборов Виккерса, Роквелла (шкалы А, В, С) и Бринелля на образцах, вырезан­

ных таким образом, чтобы были охвачены все участки сварного соединения. Допускается вырезать образцы для измерения твердости только одного участка.

Для всех видов соединений твердость измеряют в поперечном сечении образца на макрошлифах. Должна быть обеспечена параллельность сечения шлифа и обработка поверхности в местах измерения с шероховатостью Ra > 1,25м к м . Схемы определения твердости в зонах сварных соединений представлены в ГОСТ 6996—66. Твердость определяют вдавливанием в испытуемый участок образца (изделия) индентора, представляющего собой алмазную пирамиду, алмазный конус или стальной шарик, и пересчетом геометрических параметров полученных отпечатков в соответствующие единицы твердости (HV, HRC, НВ).

Испытание сварного соединения на статическое растяжение. При испытании определяют прочность наиболее слабого участка стыкового или нахлесточного соединения; металла шва в стыковом соединении.

Определение прочности наиболее слабого участка стыкового или нахлесточного соединения. При испытании сварного соединения на статическое растяжение определяют временное сопротивление наиболее слабого участка. Испытание проводят, как правило, на образцах, толщина или диаметр которых равны тол­ щине или диаметру металла. При испытании сварного соединения из листов разной толщины более толстый лист путем механической обработки должен быть доведен до толщины более тонкого листа.

Рис. 3. Образцы для определения прочности наиболее слабого участка стыкового соединения при испытаниях сварного соединения на статическое растяжение

Форма и размер плоских образцов представлены на рис. 3, а и б. На рис. 3, в показан образец для испытаний стыковых соединений стержней. Типоразмеры образцов регламентированы ГОСТ 6996—66.

Утолщение шва должно быть удалено механическим способом до основного металла; при этом разрешается снимать основной металл по всей поверхности образца до 15% толщины металла или диаметра стержня, но не более 1 мм. Стро­ гать утолщение следует поперек шва. Острые кромки плоских образцов должны быть закруглены по радиусу не более 1,0 мм путем сглаживания напильником вдоль кромки. Сварные соединения, выполненные контактной сваркой и электро­ заклепками, испытывают на срез или на отрыв растяжением образцов, размеры которых регламентируются ГОСТ 6996—66. При испытании определяют разру­ шающую нагрузку на образец (точку).

Определение прочности металла иша в стыковом соединении. При испытании прочности металла шва в стыковом соединении определяют его временное сопро­ тивление. Толщина или диаметр образца должны быть равны толщине или диа­ метру основного металла. Форма и размеры плоского и цилиндрического образцов представлены соответственно на рис. 4, а и б и регламентированы ГОСТ 6996—66, Поперечная ось образцов должна совпадать с осью шва.

Временное сопротивление

где k — поправочный коэффициент; Р — максимальное усилие, кгс; F — пло­ щадь поперечного сечения образца в наименьшем сечении до испытания, мм2.

Для углеродистых и низколегированных конструкционных сталей коэффи­ циент k принимают равным 0,9. Для других металлов коэффициент k устанавли­ вается соответствующей технической документацией. Утолщение шва должно

Рис. 4. Образец для определения прочности металла шва в стыковом соединении при испытаниях сварного соеди­ нения на статическое растяжение

быть снято механическим способом до основного металла. Строгать утолщение

Рис. 6. Образцы для испытания сварного соединения на статический изгиб

образца, представленного на рис. 6, а, следует вдоль, a для образца, представ­ ленного на рис. 6, б, поперек шва.

Испытание сварного соединения на ударный разрыв. Испытание на сопро­ тивление ударному разрыву производят для сварных стыковых соединений листов толщиной до 2 мм. Форма и размеры образца должны соответствовать рис, 7,

Испытание проводят на маятниковых копрах с приспособлением для закреп­ ления плоских образцов. Удельная ударная работа

где V — объем расчетной части образца, равный произведению толщины основ­ ного металла на расчетную длину и ширину образца, см3.

Условия проведения испытаний. Выбор видов испытаний и применения метода предусмотрен в стандартах и технических условиях на продукцию, устанавли­ вающих механические требования на нее.

Образцы, имеющие отступления от чертежных размеров по шероховатости обработки, а также механические повреждения в рабочей части, к испытаниям не допускаются и заменяются таким же числом новых образцов, изготовленных

других указаний в стандартах, проводят не менее чем на 10 образцах. Резуль­ таты по всем видам испытаний определяют как среднее арифметическое ре­ зультатов, полученных при испытании всех образцов.

Методика определения размеров образцов, требования, предъявляемые к оборудованию для испытаний, условия проведения испытаний, подсчет и оценка результатов должны соответствовать ГОСТ 6996—66, а также:

а) при испытании на статическое растяжение при нормальной температуре — ГОСТ 1497—73, при пониженных температурах — ГОСТ 11150—75, при повышен­ ных температурах — ГОСТ 9651—73;

б) при измерении твердости — ГОСТ 2999—75, ГОСТ 9013—59 и ГОСТ 9012—59.

Другие требования к условиям проведения испытаний, определению разме­ ров образцов, оборудованию для испытаний и подсчету результатов должны ого­ вариваться стандартом или другой технической документацией.

В протоколе испытания указывают тип образца, место его отбора, место разрушения (для сварных соединений), температуру испытания, результаты испытания для всех образцов и наличие дефектов в изломе образцов.

СВОЙСТВА

Для определения прочности и пластичности сварных соединений и металла шва проводят испытания при температурах, предусмотренных техническими условиями эксплуатации в соответствии с ГОСТами. Для определения механи­ ческих свойств в отдельных локальных зонах шва и зоны термического влияния производят испытание микрообразцов с измерением микротвердости соответствую­ щих участков. Применяют также специальные (нестандартные) методы испытаний.

8.Предел прочности (временное сопротивление) сварных соединений ниэкоуглеродистых сталей при различной температуре, кге/мм*