Влияние зазора сварного соединения на его свойства: обзор

Дан обзор исследований влияния зазора в сварном соединении на его свойства. Проанализированы работы, посвященные сварке соединений такими способами сварки, как дуговая, лазерная и гибридная. Рассмотрено воздействие зазора на геометрические параметры сварного шва, механические свойства и деформацию. Выделены четыре группы исследований: поиск оптимального зазора, построение областей качественного формирования сварного шва, получение аналитических выражений для расчета зазора и численное моделирование процесса. Отмечено, что зазор — важнейший фактор, определяющий качество сварного соединения, но исследований его влияния, особенно для сварки неплавящимся электродом, в настоящее время недостаточно.
EDN: LSDFNR, https://elibrary/lsdfnr

Литература

[1] ГОСТ 14771–76. Дуговая сварка в защитном газе. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры. Москва, Изд-во стандартов, 1980. 56 с.

[2] ГОСТ 8713–79. Сварка под флюсом. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры. Москва, Изд-во стандартов, 1982. 63 с.

[3] ГОСТ ISO 9692-1–2016. Сварка и родственные процессы. Типы подготовки соединений. Часть 1. Сварка ручная дуговая плавящимся электродом, сварка дуговая плавящимся электродом в защитном газе, сварка газовая, сварка дуговая вольфрамовым электродом в инертном газе и сварка лучевая сталей. Москва, Изд-во стандартов, 2017. 19 с.

[4] ГОСТ ISO 9692-2–2020. Сварка и родственные процессы типы подготовки соединений Часть 2. Сварка дуговая сталей под флюсом. Москва, Изд-во стандартов, 2020. 12 с.

[5] Ferdinandov N., Gospodinov D., Ilieva M. et al. Effect of the root gap on the structure and properties of high strength steel S700MC welds. Key Eng. Mater., 2021, vol. 890, pp. 201–208, doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.890.201

[6] Ermis K., Celikten E. The effect of the gap between the materials on the weld penetration and mechanical values in the MAG butt weld joint. J. Eng. Appl. Sci., 2021, vol. 10, no. 1, pp. 1650–1657.

[7] Kumar K., Ahirwar P., Masanta M. et al. Effect of varying root gap on butt welding of 6 mm thick AISI 1020 plate by autogenous TIG welding process. Mater. Sci. Forum, 2016, vol. 880, pp. 21–24, doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.880.21

[8] Sugitary Y., Nishi Y. Fundamental investigation of Optimum Control method. Quart. J. Jpn. Weld. Soc., 1989, vol. 7, no. 1, pp. 15–21, doi: https://doi.org/10.2207/qjjws.7.15

[9] Park D., Song Ch., Park Y. A study on gap bridging formation conditions in butt root pass welding using GTAW. J. Weld. Join., 2023, vol. 41, no. 5, pp. 335–341, doi: https://doi.org/10.5781/JWJ.2023.41.5.3

[10] Malin V. Root weld formation in modified refractory flux one-sided welding. Part 2: Effect of joint geometry. Weld. J., 2001, vol. 9, pp. 227–237.

[11] Донченко В.Ф. Обоснование параметров режима автоматической сварки под флюсом стыковых соединений по зазору. Сварочное производство, 1965, № 5, с. 25–28.

[12] Завьялов В.Е., Зернов А.В., Авдеев М.В. Определение допустимой величины зазора в стыке при двусторонней автоматической сварке под флюсом со свободным формированием первого шва. Сварочное производство, 1975, № 2, с. 11–13.

[13] Безбах Д.Н. Влияние глубины разделки кромок на глубину проплавления при сварке под флюсом. Сварочное производство, 1979, № 4, с. 22–23.

[14] Bezbakh D.K. Effect of the width of the gap on the formation of one-sided butt welded joints in automatic submerged-arc welding. Weld. Int., 1989, vol. 3, no. 9, pp. 747–748.

[15] Коринец И.Ф., Чун Ц.Ч. Влияние зазора на размеры стыкового шва при дуговой сварке в смеси Аr + 25% СО2 плавящимся электродом. Автоматическая сварка, 2002, № 8, с. 16–19.

[16] Babkin A.S. Effect of the gap and welding conditions on weld dimensions. Weld. Int., 2006, vol. 20, no. 4, pp. 300–306, doi: https://doi.org/10.1533/wint.2006.3612

[17] Kaşıkçı İ. Effect of gap distance on the mechanical properties and cross-sectional characteristics of the MIG-MAG butt welds. URL: https://etd.lib.metu.edu.tr/upload/1027283/index.pdf (дата обращения: 10.12.2024).

[18] Lamas J., Frostevarg J., Kaplan A.F.H. Gap bridging for two modes of laser arc hybrid welding. J. Mater. Process. Technol., 2015, vol. 224, pp. 73–79, doi: https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2015.04.022

[19] Sudniky W., Radajzand D., Erofeew W. Computerized simulation of laser beam weld formation comprising joint gaps. J. Phys. D.: Appl. Phys., 1998, vol. 31, no. 24, pp. 3475–3480, doi: https://doi.org/10.1088/0022-3727/31/24/011

[20] Sudnik W., Radaj D., Breitschwerdt S. et al. Numerical simulation of weld pool geometry in laser beam welding. J. Phys. D: Appl. Phys., 2000, vol. 33, no. 6, pp. 662–671, doi: https://doi.org/10.1088/0022-3727/33/6/312

[21] Okano S., Mochizuki M. A discussion about opening and closing behavior of root gap during butt welding and its affectors. Quart. J. Jpn. Weld. Soc., 2016, vol. 34, no. 1, pp. 26–34, doi: https://doi.org/10.2207/qjjws.34.26

[22] Ishida K., Tashiro S., Mizutani M. et al. Study on the weld bead formation on square-groove butt joint using plasma-MIG hybrid welding process. Quart. J. Jpn. Weld. Soc., 2020, vol. 38, no. 2, pp. 135–138, doi: https://doi.org/10.2207/qjjws.38.135s

[23] Lampa C., Powell J., Ivarson A. et al. The influence of gap width on laser welding. ICALEO ‘95, 1995, pp. 504–512, doi: https://doi.org/10.2351/1.5058948

[24] Zhang L., Peng G., Yang F. et al. Effect of welding gap of thin plate butt welds on inherent strain and welding deformation of a large complex box structure. Materials, 2024, vol. 17, no. 9, pp. 19–34, doi: https://doi.org/10.3390/ma17091934

[25] Wang H., Wang Y., Li X. et al. Influence of assembly gap size on the structure and properties of SUS301L stainless steel laser welded lap joint. Materials, 2021, vol. 14, no. 4, p. 996, doi: https://doi.org/10.3390/ma14040996

[26] Waqas M., Israr A., Qureshi M.E. et al. Experimental and statistical investigation of laser welding with different joint gap widths for HSLA steel. Smart Mater. Manuf., 2024, vol. 2, art. 100057, doi: https://doi.org/10.1016/j.smmf.2024.100057

[27] Ohashi R., Fujinaga S., Katayama S. et al. Extension of gap tolerance in square butt joint welding with Nd: YAG Laser. Quart. J. Jpn. Weld. Soc., 2003, vol. 21, no. 1, pp. 25–32, doi: https://doi.org/10.2207/qjjws.21.25

[28] Wang J., Nishimura H., Takenaka Y. et al. Study of bead formation and gap tolerance in laser arc hybrid welding of aluminum alloy with filler addition. Preprints of the National Meeting of JWS, 2008, art. 326, doi: https://doi.org/10.14920/jwstaikai.2008f.0.326.0

[29] Turichin G., Tsibulskiy I., Kuznetsov M. et al. Influence of the gap width on the geometry of the welded joint in hybrid laser-arc welding. Phys. Procedia, 2015, vol. 78, pp. 14–23, doi: https://doi.org/10.1016/j.phpro.2015.11.013

[30] Tsibulskiy I.A., Kuznetsov M., Akhmetov A.D. Effect of welding position and gap between samples on hybrid laser-arc welding efficiency. Appl. Mech. Mater., 2014, vol. 682, pp. 35–40, doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.682.35

[31] Öberg A.E., Wikstrand S., Mattsson V. Impact of gaps on resource efficiency in heavy welding industry. URL: https://publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/240909/local_240909.pdf (дата обращения: 12.12.2024).

[32] Öberg A.E., Åstrand E. Improved productivity by reduced variation in gas metal arc welding (GMAW). Int. J. Adv. Manuf. Technol., 2017, vol. 92, no. 1–4, pp. 1027–1038, doi: https://doi.org/10.1007/s00170-017-0214-4

[33] Касицын А.Н., Агафонов Р.Ю., Леонов А.В. и др. Управление параметрами ЭЛС на основе данных системы сканирования зазора между свариваемыми кромками в процессе сварки. Электронно-лучевая сварка и смежные технологии. Мат. Третьей межд. конф. Москва, Изд-во МЭИ, 2020, с. 451–457. EDN: QELEUM