Определение стойкости металла против образования горячих (кристаллизационных) трещин

Стойкость металла против образования горячих трещин согласно ГОСТ 26389—84 характеризуют по результатам:
машинных методов испытаний, основанных на принудительном (под действием внешних сил) деформировании образцов, подвергнутых сварочному нагреву, в температурном интервале образования горячих трещин;
технологических методов, или проб, в которых условия деформирования в температурном интервале образования горячих трещин регулируют выбором формы и размеров образцов, последовательности и режимов сварки.
Машинные методы испытаний сопротивления образованию горячих трещин предусматривают испытание образцов, проплавляемых дугой, на растяжение, изгиб, а также испытание образцов, нагреваемых по сварочному циклу, на растяжение. Для машинных испытаний применяют универсальные установки по ГОСТ 15533-80 и ГОСТ 7855-84 (машины серии ЛТП-1, ИМЕТ-2, ИМЕТ-ЦНИИЧМ).
Процедура машинных испытаний предусматривает сварку серии образцов с одновременным деформированием шва при разной скорости Vp перемещения активного захвата. Определяют критическую скорость деформирования, вызывающую появление горячих трещин в нескольких образцах.
Механизм деформирования при испытании образцов с надрезом включают в момент прохождения дуги над вершиной надреза; при испытании образцов, собранных из двух пластин, — после прохождения источника через стык. Тонколистовые образцы подвергают изгибу на оправке в момент выхода дуги на середину образца.
При разработке присадочных материалов применяют специальную медную форму, одна из половин которой неподвижна, а другая поворачивается относительно оси в процессе наплавки валика с разными угловыми скоростями. Определяют критическую скорость деформирования, при которой в металле наплавленного валика появляется трещина.
Известны и другие методы машинных испытаний (Мюрекса, Бланше и др.), в основу которых положен принцип принудительного деформирования кристаллизующегося металла.
Оценка сопротивления образованию горячих трещин с помощью технологических методов, или проб. При сварке технологических проб кристаллизующийся металл подвергается деформации от усадки шва и формоизменения свариваемых образцов. Специальная конструкция и технология сварки образцов проб обусловливают повышенные темпы высокотемпературной деформации. Сущность испытаний заключается в том, что металл, в котором не возникают трещины в искусственно созданных жестких условиях (что достигается выбором формы и размеров проб и типов закрепления), не должен разрушаться и в реальных изделиях.
Технологические пробы можно условно разделить на два класса: качественные и количественные. К количественным пробам относят те пробы, в которых образование горячих трещин можно связать с каким-либо конструктивным параметром (размерами образца, глубиной или расположением надрезов и др.) или параметром режима сварки (скоростью сварки, температурой подогрева). Сравнивая такие пробы по изменяемому конструктивному признаку или по режиму сварки, можно выделить сплавы с меньшим или большим сопротивлением образованию горячих трещин.
Качественные технологические пробы предусматривают выполнение сварных швов на образцах постоянной формы при соблюдении строго определенной последовательности и определенных режимов сварки. Сопротивление металла шва образованию горячих трещин оценивают по наличию или отсутствию трещин на поверхности, на шлифах или в изломах сварных швов. Пробы не позволяют оценить количественно стойкость сплавов против образования горячих трещин и предназначены лишь для отбраковки плохо сваривающихся сплавов.
Составная тонколистовая проба МГТУ состоит из нескольких пластин различной ширины, соединенных с одной стороны прихватками. Сварку производят в направлении расширения пластин. В местах пересечения стыка пластин сварным швом образуются горячие трещины. Их появление зависит от жесткости проплавляемых пластин. Показателем стойкости металла шва против образования горячих трещин служит минимальная ширина пластины, при сварке которой горячие трещины не возникают. Чем меньше критическая ширина пластины, тем больше стойкость металла шва против образования горячих трещин.
Проба И МЕТ для тонколистового металла представляет собой пластину постоянного размера (например, 80 х 50 х 1 мм) с надрезом, параллельным короткой стороне образца. Образцы проплавляют вольфрамовым электродом в струе аргона или электронным лучом так, чтобы ось шва проходила через
вершину надреза. Появление трещины от надреза зависит от расположения этого надреза по длине образца. Чем больше длина шва до надреза К, тем выше стойкость против образования горячих трещин.