^варочные материалы, режимы сварки. Большое влияние на свойства соединений оказывают химический состав наплавленного металла, структура металла шва и термическая зона.

Изменением композиции сварочных материалов [56, 60], ре­жимом сварки [2, 8], наиболее рациональным проведением темпе­ратурного цикла при сварке можно существенно повысить предел выносливости соединения. Некоторые вопросы выбора электрод­ной проволоки, электродов и флюса для повышения прочности соединений малоуглеродистой и низколегированной стали осве­щены в работе [2].

Изменением режима и техники сварки можно добиться более плавного перехода от шва к основному металлу. Для этого реко­мендуется поьышать напряжение, производить сварку углом впе­ред, выполнять ее на спуск, применять сварку расщепленным элек­тродом и др. [2].

Еще более важное значение имеют эти вопросы при сварке среднелегированных и высоколегированных сталей. Удовлетво­рительного качества соединений в этом случае можно достигнуть применением специальных электродов при узких пределах режи­ма сварки, предварительным или сопутствующим подогревом и термической обработкой после сварки.

Серьезное внимание следует уделять выбору сварочных мате­риалов и технологическому процессу при сварке соединений из разнородных сталей и сплавов [56 , 60, 89].

Порядок сварки и положение изделия под сварку. Последова­тельность проведения сварочных операций может существенно влиять на величину образующихся при сварке напряжений.

Следует выбирать наиболее рациональный порядок сварки, чтобы в наиболее нагруженных узлах конструкции по возмож­ности не возникали растягивающие остаточные напряжения или чтобы они имели минимальное значение.

При проектировании сварных конструкций следует уделять серьезное внимание удобному и доступному для качественного выполнения сварки пространственному наложению швов в узлах конструкции. При сварке в нижнем положении легче обеспечить плавное очертание шва, получить лучший провар и избежать под­резов. Именно поэтому соединения, выполненные в нижнем поло­жении, как правило, обладают большей прочностью. Так, проч­ность стыковых соединений (с усилением шва) малоуглеродистых сталей с поперечными швами, выполненными ручной дуговой сваркой в различных пространственных положениях, составляла 50—64% от прочности соединения, выполненного в нижнем поло­жении [261!.

Предупреждение дефектов сварки. При наличии сварочных де­фектов прочность соединений при переменных нагрузках резко падает. Поэтому очень важно обеспечивать сварку без непроваров, трещин, шлаковых включений, сильной пористости, больших подрезов и наплавок у шва, без чрезмерно больших неровностей поверхности шва.

Большую опасность для прочности сварного соединения пред­ставляют незаверенные кратеры или иные дефекты у концов шва, а также дуговой ожог металла, даже в стороне от. места сварки.

Электродуговая обработка швов. Известны специальные спо­собы сварки для улучшения геометрической формы шва путем на­ложения дополнительных галтельных валиков с целью повышения прочности соединений.

Концентрация напряжений у кромки шва может быть снижена обычным сварочным процессом до уровня, при котором достигается значительное повышение прочности соединения. На образцах на - хлесточных соединений (см. рис. 43, б) в результате сглаживания профиля у кромки шва удалось повысить сопротивление усталости соединений низколегированной стали на 56% [235].

Прочность при симметричном изгибе образцов из стали СтЗ со стыковым швом и продольной наплавкой в результате оплавления границ шва электрической дугой неплавящимся электродом в ар­гоне без присадочной проволоки повысилась на 50% [3 ]. Еще боль­шее (на 80%) повышение предела выносливости при изгибе от указанной обработки получено на пластинах из стали СтЗ с двумя поперечными ребрами, приваренными на расстоянии 50 мм друг от друга.

Электродуговая обработка швов повысила прочность на 50% для образцов из стали 10Г2Б с накладкой, приваренной лобовыми швами, и на 90% для стыковых соединений термически упрочнен­ной стали 14ХМНДФР, выполненных автоматической сваркой под флюсом [3].

Исследования, проведенные в ЛКИ [17], показали, что нало­жение галтельных валиков (с применением присадки) повышает предел выносливости стыкового соединения на 35—40%, т. е. доводит его до предела выносливости основного металла.

Аргонодуговая обработка швов повысила на 20% предел вы­носливости балок с одной приваренной накладкой (см. рис. 147, а) и оказалась малоэффективной для балок с двумя накладками и близко расположенными швами (см. рис. 147, в, г) [140].

Металлургические меры. Решающее значение для надежности сварных конструкций, работающих при переменных нагрузках, имеет качество сталей, применяемых для их изготовления.

В конструкциях ответственного назначения следует избегать применения кипящей стали. Эта сталь более чувствительна к низ­ким температурам, наклепу и старению и склонна к хрупкому

разрушению. Кроме того, неравномерное распределение углерода и серы в кипящей стали снижает ее стойкость против образования кристаллизационных трещин.

За последние годы успешно развивается новая отрасль метал­лургического производства — специальная электрометаллургия (электрошлаковый, электронно-лучевой, вакуумно-дуговой и плаз­менный переплавы) [142]. При применении чистых сталей и спла­вов, полученных методом переплава, значительно улучшаются свойства сварных соединений.

Рассмотренные выше конструкционные и технологические ме­тоды повышения усталостной прочности сварных соединений можно с успехом использовать для конструкций из низколегиро­ванных и среднелегированных сталей.

[1] Предел выносливости малых цилиндрических и трубчатых образцов уста­навливали обычным методом длительных испытаний на шести—десяти образцах при базе 107 циклов. Предел выносливости крупных моделей роторов устанавли­вали по испытанию одного образца методом последовательного ступенчатого увеличения напряжений через каждые 107 циклов до появления первой усталост­ной трещины.

Модель ротора диаметром 245/220 мм (со стыками с присадочной плавящейся вставкой) прошла без повреждения 40 млн. циклов при напряжениях 3,4; 6,5; 8 кгс/мм* и разрушилась по разнородному шву при а = 10 кгс/мм2 после 4,7 млн. циклов.

Рис. 55. Результаты испытания на вынос­ливость четырехточечных двухрядных со­единений (двух листов толщиной 6 мм) вна­хлестку, выполненных точечной сваркой {147J по:

[3] — зачищенной поверхности; 2 - окалине; 3 — фосфатированной поверхности

[4] Нормы ГДР.

[5] ASTM — Американское общество испытания материалов. AVVS — Американское общество сварщиков.

[6] С участием кандидатов технических наук Н. М. Саввиной и И. И. Джевага. Материалы исследования были представлены в виде доклада на 24-м конгрессе Международного института сварки (МИС) в Женеве, 1971 г. (документ МИС № XIII—611—71).

[7] Авторы работы на основе данных рис. 134 склонны считать, что понижение температуры снизило сопротивление усталости упрочненных образцов с наклад­ками.

[8] В проведении исследований принимал участие канд. техн. наук Б. И. Алек­сандров.

[9] См. стр. 33.

[10] См. «Сварочное производство», 1969, № 11, с. 52; 1969, № 12, с. 53; 1970, № 2, с. 55.