2. Основы теории сварки.

КЛАССИФИКАЦИЯ ВИДОВ СВАРКИ, НАПЛАВКИ, ТЕРМИЧЕСКОЙ РЕЗКИ МЕТАЛЛОВ И СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

2.1. Классификация и сущность сварки, наплавки и термической резки

Сваркой называется процесс получения неразъемных соединений посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве или пластическом де­формировании, или совместным действием того и другого.

Сущность сварки заключается в сближении элементарных частиц свариваемых частей настолько, чтобы между ними начали действо­вать межатомные связи, которые обеспечивают прочность соеди­нения.

Так как свариваемые поверхности неоднородны, имеют макро- и микронеровности, окисные пленки, загрязнения, то для сварки необходимо приложить внешнюю энергию. В зависимости от вида энергии различают три класса сварки: термический, термомехани­ческий и механический.

К термическому классу относятся виды сварки, осуществляемой плавлением, т. е. местным расплавлением соеди­няемых частей с использованием тепловой энергии: дуговая, газо­вая, электрошлаковая, электронно-лучевая, плазменно-лучевая, термитная и др.

Дуговая сварка — сварка плавлением, при которой нагрев осуществляют электрической дугой. Особым видом дуговой сварки является плазменная сварка, при которой нагрев осуществ­ляют сжатой дугой.

Газовая сварка — сварка плавлением, при которой кромки соединяемых частей нагревают пламенем газов, сжигаемых на вы­ходе горелки для газовой сварки.

Электрошлаковая сварка — сварка плавлением, при которой для нагрева металла используют тепло, выделяющееся при прохождении электрического тока через расплавленный элект­ропроводный шлак.

При электронно-лучевой сварке для нагрева со­единяемых частей используют энергию электронного луча. Тепло выделяется за счет бомбардировки зоны сварки направленным электронным потоком.

Местное расплавление соединяемых частей при лазерной сварке осуществляют энергией светового луча, полученною от оп­тического квантового генератора — лазера.

При термитной сварке используют тепло, образующееся в результате сжигания термит-порошка, состоящего из смеси алю­миния и окиси железа.

К термомеханическом у классу относятся виды сварки, при которых используется тепловая энергия и давление: контактная, диффузионная, газопрессовая, дугопрессовая и др.

Основным видом термомеханического класса является кон­тактная сварка — сварка с применением давления, при кото­рой нагрев осуществляют теплом, выделяемым при прохождении электрического тока через находящиеся в контакте соединяемые части.

Диффузионная сварка — сварка давлением, осуществ­ляемая взаимной диффузией атомов контактирующих частей при относительно длительном воздействии повышенной температуры и при незначительной пластической деформации.

При прессовых видах сварки соединяемые части могут нагреваться пламенем газов, сжигаемых на выходе сварочной го­релки (газопрессовая сварка), дугой (дугопрессовая сварка), элект­рошлаковым процессом (шлакопрессовая сварка), индукционным нагревом (индукционно-прессовая сварка), термитом (термитно-прессовая сварка) и т. п.

К механическому классу относятся виды сварки, осуществляемые с использованием механической энергии и давле­ния: холодная, взрывом, ультразвуковая, трением и др.

Холодная сварка — сварка давлением при значительной пластической деформации без внешнего нагрева соединяемых ча­стей.

Сварка взрывом — сварка, при которой соединение осуществляется в результате вызванного взрывом соударения быстро движущихся частей.

Ультразвуковая сварка — сварка давлением, осу­ществляемая при воздействии ультразвуковых колебаний.

Сварка трением — сварка давлением, при, которой нагрев осуществляется трением, вызываемым вращением свариваемых частей друг относительно друга.

Наплавка — это нанесение с помощью сварки слоя металла на поверхность изделия. Наплавочные работы выполняют для восста­новления размеров изношенных деталей (ремонтная наплавка, вос­становительная наплавка) и при изготовлении новых изделий на­плавкой на их поверхность слоев металла с особыми свойствами, например с повышенной коррозионной стойкостью, износостойко­стью, жаростойкостью, жаропрочностью.

Термическая разделительная резка осно­вана на способности металла сгорать в струе технически чистого кислорода и удалении продуктов сгорания из полости реза. В зави­симости от источника тепла, применяемого для резки, различают газовую резку, основанную на использовании тепла газового пла­мени, дуговую резку расплавлением с использованием тепла элект­рической дуги, обычно горящей между разрезаемым металлом и электродом, плазменно-дуговую резку (резку сжатой дугой) — осо­бый вид дуговой резки, основанный на выплавлении металла из полости реза направленным потоком плазмы.

Металл из полости реза в процессе термической резки удаляется:

• термическим способом за счет расплавления и вытекания металла из полости реза;

• химическим способом за счет окисления металла, его превраще­ния в окислы и шлаки, которые также удаляются из полости реза;

• механическим способом за счет, механического действия струи газа, способствующей выталкиванию жидких и размягченных про­дуктов из полости реза.

При газовой резке одновременно действуют все три способа, при дуговой и плазменно-дуговой преимущественно термический и механический.