Facteurs affectant les performances de soudage des matériaux métalliques

La soudabilité des matériaux métalliques fait référence à la capacité des matériaux métalliques à obtenir d'excellents joints de soudage dans des conditions telles que certains procédés de soudage, notamment les méthodes de soudage, les matériaux de soudage, les spécifications de soudage et les formes structurelles de soudage. Un métal, s'il peut être utilisé de manière plus courante et si un simple procédé de soudage permet d'obtenir d'excellents joints de soudure, on considère que ce métal présente de bonnes performances de soudage. La soudabilité des matériaux métalliques est généralement divisée en deux aspects : la soudabilité par procédé et la soudabilité par utilisation.

1. Facteurs matériels

Les matériaux comprennent les métaux de base et les matériaux de soudage. Dans les mêmes conditions de soudage, les principaux facteurs qui déterminent la soudabilité du métal de base sont ses propres propriétés physiques et sa composition chimique.

En termes de propriétés physiques : des facteurs tels que le point de fusion, la conductivité thermique, le coefficient de dilatation linéaire, la densité, la capacité thermique et d'autres facteurs du métal ont tous un impact sur les processus tels que le cycle thermique, la fusion, la cristallisation, le changement de phase, etc. , affectant ainsi la soudabilité. L'acier inoxydable et d'autres matériaux ont une faible conductivité thermique. Matériaux à grand gradient de température, contraintes résiduelles élevées et déformations importantes lors du soudage.

En termes de composition chimique, l'élément carbone a la plus grande influence, ce qui signifie que la teneur en carbone du métal détermine sa soudabilité. À mesure que la teneur en carbone de l'acier augmente, la tendance au durcissement augmente, la plasticité diminue et le soudage est facile à réaliser. Des fissures. Par conséquent, plus la teneur en carbone est élevée, plus la soudabilité est mauvaise. L'acier à faible teneur en carbone et l'acier faiblement allié avec une teneur en carbone inférieure à 0,25 % ont une excellente plasticité et une excellente résistance aux chocs. La plasticité et la résistance aux chocs du joint soudé après soudage sont également très bonnes. Soudage Il n'est pas nécessaire de préchauffer ni de traitement thermique après soudage, et le processus de soudage est facile à contrôler, il a donc une bonne soudabilité.

Les matériaux de soudage participent directement à une série de réactions métallurgiques chimiques au cours du processus de soudage, qui déterminent la composition, la structure, les performances et la formation de défauts du métal fondu. Si les matériaux de soudage sont mal sélectionnés et ne correspondent pas au métal de base, non seulement il sera impossible d'obtenir un joint répondant aux exigences d'utilisation, mais cela introduira également l'apparition de défauts tels que des fissures et des modifications des propriétés structurelles. Par conséquent, la sélection correcte des matériaux de soudage est un facteur important pour garantir des joints soudés de haute qualité.

2. Facteurs de processus

Les facteurs de processus comprennent la méthode de soudage, les paramètres du processus de soudage, la séquence de soudage, le préchauffage, le post-chauffage et le traitement thermique après soudage, etc. La méthode de soudage a une grande influence sur la soudabilité, principalement sous deux aspects : les caractéristiques de la source de chaleur et les conditions de protection.

Les sources de chaleur des différentes méthodes de soudage sont très différentes en termes de puissance, de densité énergétique, de température maximale de chauffage, etc. Les métaux soudés sous différentes sources de chaleur présenteront des propriétés de soudage différentes. Par exemple, le soudage sous laitier électrique a une puissance élevée mais une faible densité énergétique. , la température de chauffage maximale n'est pas élevée, le chauffage est lent pendant le soudage et le temps de séjour à haute température est long, ce qui entraîne des grains grossiers dans la zone affectée thermiquement et une réduction significative de la résistance aux chocs, qui doit être améliorée par un traitement de normalisation . En revanche, le soudage par faisceau d'électrons, le soudage laser, etc. Cette méthode a une faible puissance, mais une densité énergétique élevée et un chauffage rapide. Le temps de séjour à haute température est court, la zone affectée par la chaleur est très étroite et il n'y a aucun risque de croissance des grains.

L'ajustement des paramètres du processus de soudage, la prise d'autres mesures de processus telles que le préchauffage, le post-chauffage, le soudage multicouche et le contrôle de la température intercouche, peuvent ajuster et contrôler le cycle thermique de soudage, modifiant ainsi la soudabilité du métal. Par exemple, un préchauffage avant soudage ou après soudage. En prenant des mesures telles qu'un traitement thermique, il est tout à fait possible d'obtenir des joints soudés sans défauts de fissures et répondant aux exigences de performances.

3. Facteurs structurels

Il fait principalement référence à l'influence de la structure de soudage et de la forme de conception des joints de soudage, telles que la forme structurelle, la taille, l'épaisseur, la forme des rainures du joint, la disposition des soudures et la forme de la section transversale, etc. sur la soudabilité. Son influence se reflète principalement dans le transfert de chaleur et la force. En termes d'état, différentes épaisseurs de plaque, différentes formes de joints ou formes de rainures ont des directions de vitesse de transfert de chaleur et des taux de transfert de chaleur différents, qui affectent la direction de cristallisation et la croissance des grains du bain fondu. . Le changement de la structure, l'épaisseur de la plaque et le cordon de soudure. La disposition, etc., détermine la rigidité et la retenue du joint, ce qui affecte l'état de contrainte du joint. Une mauvaise morphologie cristalline, une forte concentration de contraintes et des contraintes de soudage excessives sont les conditions fondamentales pour la formation de fissures de soudage. Réduisez la rigidité du joint lors de la conception. La réduction des soudures croisées et la réduction de divers facteurs provoquant la concentration des contraintes sont des mesures importantes pour améliorer la soudabilité.

4. Conditions d'utilisation

Il fait référence à la température de travail, aux conditions de charge et au fluide de travail pendant la période de service de la structure soudée. Ces environnements de travail et conditions de fonctionnement nécessitent que la structure soudée ait des performances correspondantes. Par exemple, la structure soudée travaillant à basse température doit avoir une résistance fragile à la rupture ; travaillant à haute température. La structure doit avoir une résistance au fluage ; la structure travaillant sous des charges alternées doit avoir une bonne résistance à la fatigue ; le conteneur soudé travaillant dans des milieux acides, alcalins ou salins doit avoir une résistance élevée à la corrosion, etc. En bref, plus les conditions d'utilisation sont difficiles, plus les exigences de qualité des joints soudés sont élevées, plus il est difficile d'assurer la soudabilité du matériau.