Газові пори – утворюються у шві внаслідок перенасичення розплавленого металу зварювальної ванни газами. Пори можуть бути внутрішніми, що не виходять на поверхню зварювального шва, і зовнішніми, що виходять на поверхню шва. Вони можуть бути одиночними, груповими, або розміщуватись ланцюгом. Газові пори утворюються в зварних швах також із-за застосування вологих електродів, флюсу, захисного газового середовища і наявності вологи на поверхні зварюваних поверхонь.

Поява пор в зварювальному виробі знижує механічні властивості наплавленого металу (ударну в’язкість, кут згину, межа міцності) і порушує герметичність виробу.

Неметалічні включення представляють собою забруднення металу. Включення утворюються при попаданні в зварювальну ванну неметалічних частинок (забруднень, товстого нальоту іржі або шлаку при багатошаровій зварці), які не встигають спливти на поверхню шва в процесі кристалізації. Неметалічні включення зменшують робоче січення шва і призводять до пониження міцності зварного з’єднання. Шлакові включення утворюються при попаданні в зварювальну ванну неметалічних частинок (забруднень, товстого нальоту іржі або шлаку при багатошаровій зварці), які не встигають спливти на поверхню шва.

Характерним є те, що переважно зовнішні дефекти підлягають виправленню, а внутрішні можна виправити тільки з попереднім вирубуванням тіла металу в місці дефекту. Ділянки швів, які мають пори, шлакові включення і раковини вище допустимих, повинні бути вирубані. Підлягають вирубці і послідуючому виправленню ділянки швів з тріщинами і непроварами.

4.2 Напруження і деформації при зварюванні та способи їх зменшення

Деформацією називається зміна розмірів форми тіла під дією прикладених до нього сил.Напруженням називають силу, віднесену до одиниці площі поперечного перерізу тіла.

Залежно від характеру прикладених сил розрізняють напруження розтягу, стиску і згину, кручення і зрізу (рис. 4.2).

Деформації можуть бути пружні й пластичні.

Зв'язок між напруженням й деформаціями в області пружного деформування визначається виразом

(4.1)

де: - величина напруження, МПа; - відносна деформація; Е -модуль пружності, МПа, характеризує жорсткість матеріалу при розтягу і є коефіцієнтом пропорційності залежно від напружень і деформацій. Для сталі Е=2,1 х 105 МПа.

Пружна деформація за величиною надто незначна. Для низьковуглецевих сталей вона не перевищує 0,2%. Мінімальне напруження, при якому проходить таке видовження взірця без збільшення навантаження, називають фізичною межею текучості

(4.2)

де: Рт - зусилля, при якому видовження взірця проходить без збільшення навантаження; F0 - початкова площа поперечного перерізу взірця.

Рисунок 6.1. – Види навантажень і деформацій

Слід розрізняти деформації безпосередньо в зоні зварних з'єднань і деформації конструкції в цілому. Останні є наслідком деформацій й напружень в зварному з'єднанні.

Основними причинами утворення власних напружень і деформацій в зварних з'єднаннях і конструкціях є нерівномірне нагрівання й охолодження металу при зварюванні, структурні і фазові перетворення, механічне (пружне й пластичне) деформування при збиранні, монтажі й правці зварних вузлів й конструкцій.

Якщо нагрівати стержень до темпертур, що викликають тільки пружне деформування, то при його охолодженні до вихідної температури в ньому не виникає ніяких напружень і залишкових деформацій, його довжина залишиться незмінною. Якщо ж температура нагрівання стержня перевищить величину, при якій напруження стиску перевищать межу текучості матеріалу, то в стержні, крім пружних, появляються і пластичні деформації, тобто він почне пластичне стискуватися (підсаджуватися). Якщо після такого обтискання охолодити стержень до початкової температури, то його довжина стане коротшою порівнянне з вихідною на величину пластичного обтиснення .

При нагріванні сталевого стержня вище 100 °С в ньому можливе появлення пластичних деформацій;

Обов'язковою умовою виникнення залишкових деформацій і напружень є наявність пластичної деформації при нагріванні. Чим вище нагрівання і більша його нерівномірність, тим більш ймовірна поява при нагріванні пластичних деформацій, а отже і залишкових напружень і деформацій.

Величина залишкових напружень для вуглецевих сталей досягає межі текучості, для високолегованих сталей може перевищити умовну межу текучості, для титану, алюмінію, міді і тугоплавких металів, як правило, менша від границі текучості.

Напруження, що виникають при зварюванні, часто досягають в окремих ділянках зварного з'єднання величини межі текучості. Тобто, в зварюваному виробі діють напруження, що перевищують допустимі ще до прикладання до нього корисного навантаження. Міцність зварної конструкції може бути вища від розрахункової, коли залишкові зварні напруження і робочі напруження різного напряму дії взаємокомпенсуються. При цьому залишкові зварні напруження є резервом підвищення міцності зварної конструкції. Якщо напруження від зовнішнього навантаження сумуються з залишковими напруженнями, наступає місцева пластична деформація, внаслідок якої збільшення напружень вище межі текучості не відбувається.

В результаті місцевої текучості, міцність, а також геометричні розміри з'єднання або конструкції практично не змінюються, але це явище небажане в конструкціях точних верстатів і приладів.

Метал втрачає здатність пластично деформуватися в таких випадках:

ѕ за наявності об'ємного поля залишкових зварних напружень. При їх складенні з робочими руйнування може статися до появи пластичної деформації тому, що метал переходить в крихкий стан;

ѕ за наявності різкого концентратора напруження (гострий надріз, непровар, неплавкий перехід від одного перерізу до іншого), розміщеного впоперек дії залишкових та робочих напружень розтягу;

ѕ при низькій температурі, яка може перевести метал в крихкий стан.

Вплив залишкових зварних напружень на міцність при втомному навантаженні підкоряється загальним закономірностям, що були розглянуті вище. Особливо негативно впливає концентратор напружень.

Крихке руйнування має миттєвий характер