Лекция №4

Физико-химические процессы при сварке. Тепловые процессы при сварке. Кристаллизация сварного шва.

Сварочная ванна.

•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.

Основные физические процессы при сварке плавлением:

•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.

Основные химические процессы:

• 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.

Плавление основного металла.

• Основной металл плавится в результате выделения тепла в активном пятне (в приэлектродной области) на поверхности изделия и тепла столба дуги.

•Форма проплавления (глубина и ширина) определяется концентрацией теплового и силового воздействия дуги.

Основные компоненты силового воздействия дуги:

•поверхностные силы – давление, вызываемое торможением струи плазмы дуги о поверхность металла, реактивное давление, струи пара с поверхности сварочной ванны;

•объемная электродинамическая сила в жидком металле.

Н = К IД

(1)

B K I Д U Д

v(2)СВ S

L K IvД USД2 2

СВ(3)

где IД – допустимая сила тока, vСВ – скорость сварки, S – толщина свариваемого металла, К- коэффициент, зависящий от рода тока, полярности, диаметра электрода, степени сжатия дуги и др.

•Кристаллизация сварного шва-

это

процесс затвердевания расплавленного

металла (основного и присадочного) в процессе охлаждения.

Кристаллизация состоит из двух одновременно протекающих процессов:

•зарождение зародыша или центра кристаллизации;

•рост центров из этих кристаллов.

В зависимости от способов образования зародыша различают:

•гомогенную кристаллизацию(в чистом от примесей жидком металле при охлаждении зародыша образуются из крупных фазовых флуктуаций)

•гетерогенную кристаллизацию (в технических металлах всегда имеются включения примесей на поверхности, которых происходит образование центров кристаллизации ).