Физико-химические процессы при сварке

Образование сварного соединения в связи с введением концен­трированной энергии в зону соединения сопровождается сложными физическими и химическими процессами.

СЛАЙД 2 К физическим относят процессы, которые, изменяя физические свойства вещества, не изменяют строение элементарных частиц (атомов, молекул), из которых состоит данное вещество, и не приводят к изменению его химических свойств.

Химические процессы изменяют строение элементарных частиц, из которых состоит данное вещество, в результате чего получаются новые вещества с новыми химическими и физическими свойствами.

СЛАЙД 3 К основным физическим процессам при сварке плавлением относятся электрические, тепловые, механические процессы в источниках нагрева; плавление основного и электродного (присадочного) металла, их перемешивание, формирование и кристаллизация сварочной ванны; ввод и распространение тепла в свариваемом соединении, приводящее к изменению структуры металла в шве и зоне термического влияния и образованию собственных сварочных де­формаций и напряжений.

СЛАЙД 4 К основным химическим процессам относятся химические реакции в газовой и жидкой фазах, на границах фаз (газовой с жидкой, газовой с твердой, жидкой с твердой) при взаимодействии компонентов покрытий, флюсов, защитных газов с жидким металлом с образованием окислов, шлаков, окислением поверхности и т. д.

Физические и химические процессы при сварке сопряжены между собой по времени и пространству, поэтому их можно объединить общим понятием – физико-химические процессы.

Под действием физико-химических процессов возникает характерное строение сварного соединения.

СЛАЙД 5 Сварное соединение при сварке плавлением (рис. 1, а) включает в себя сварной шов 1, т. е. участок сварного соединения, образовавшийся в результате кристаллизации сварочной ванны, зону сплавления 2, где находятся частично оплавившиеся зерна металла на границе основного металла и шва, зону термического влияния 3, т. е. участок основного металла, не подвергшийся расплавлению, структура и свойства которого изменились в результате нагрева при сварке плавлением или резке, основной металл 4, т. е. металл подвергающихся сварке соединяемых частей, не изменивший свойств при сварке.

Соединение, выполненное сваркой давлением (рис. 2, б) в твердом состоянии, состоит из зоны соединения 2, где образовались межатомные связи соединяемых частей, зоны термомеханического влияния 3, основного металла 4.

а)

б)

Рис. 1 Схема сварного соединения:

а – при сварке плавлением; б – при сварке давлением; 1 – сварной шов; 2 – зона сплавления (сцепления); 3 – зона влияния; 4 – основной металл.

В формировании структуры и свойств сварного соединения при сварке плавлением определяющая роль принадлежит тепловым процессам, при сварке давлением – пластической деформации.

Плавление электродного и основного металла

Сварной шов образуется в результате кристаллизации металла сварочной ванны. При сварке без дополнительного металла расплавляется только основной металл. Металл, предназначенный для введения в сварочную ванну в дополнение к расплавленному основному металлу, называется присадочным металлом.

Расплавленные основной и присадочный металлы, сливаясь, образуют общую сварочную ванну. Границами сварочной ванны служат оплавленные участки основного металла и ранее образовавшегося шва.