- •Теория сварочных процессов
- •1. Физическая сущность процесса сварки. Три основные особенности сварочных процессов.
- •2.Классификация способов сварки по видам активации энергии и агрегатному состоянию вещества.
- •3. Основные технические задачи, решаемые с помощью сварки.
- •4. Источники тепла при сварке.
- •5. Методы расчета температур при сварке. Краевые и граничные условия.
- •6. Виды передачи тепла.
- •7. Три стадии распространения тепла при сварке. Их практическое значение.
- •8. Методы решения дифференциального уравнения теплопроводности.
- •9. Схематизация источников тепла и нагреваемых тел, применяемая для расчета температур при сварке.
- •10. Как зависит температурное поле от параметров режима сварки и теплофизических свойств свариваемого материала.
- •11. Сварочная ванна, факторы, определяющие размеры и форму сварочной ванны.
- •12. Этапы затвердевания сварочной ванны.
- •13. Образование первичных кристаллитов. Скорости затвердевания и кристаллизации.
- •14. Сварочная текстура и ее влияние на свойства сварных соединений.
- •15. Механизм образования горячих трещин при сварке.
- •16. Первичная и вторичная структуры сварных соединений.
- •17. Способы борьбы с горячими трещинами при сварке.
- •18. Холодные трещины при сварке.
- •19. Пути уменьшения склонности сварных соединений к образованию холодных трещин.
- •20. Замедленное разрушение, причины, пути уменьшения склонности сварных соединений к замедленному разрушению.
- •21. Свариваемость и методы ее оценки.
- •22. Проверка служебных характеристик сварных соединений.
- •23. Раскройте суть понятий: температурный интервал хрупкости, эффективный интервал кристаллизации, полигонизация.
- •24. Причины образования пористости при сварке. Механизм образования пор при сварке плавлением.
- •25. В чем состоят особенности протекания химических реакций при сварке?
- •26. Что представляют собой сварочные шлаки, их физико-химические характеристики и свойства?
- •27. Закон Нернста и его применение в сварочной практике.
- •28. Закон действующих масс и константа равновесия химических реакций.
- •Закон действующих масс
- •30. Легирование металла при сварке.
- •31. Рафинирование металла при сварке.
- •32. Модифицирование металла при сварке.
- •33. Виды химической неоднородности металла сварного соединения.
- •34. В чем разница между составом покрытий электродов и флюсов, а также шлаками, образующимися в ходе их расплавления при сварке.
- •35. Механизмы образования неоднородности металла шва
- •36. Объясните понятия «ликвация» и «сегрегация».
- •37. Назначение электродных покрытий, типы покрытий. Почему электроды с двухслойным покрытием можно считать перспективным видом электродов?
- •38. Факторы, определяющие характер переноса металла при дуговой сварке плавлением.
- •39. Вязкость жидкости и практическое значение её для сварочных процессов.
- •40. Окисление и диссоциация окислов при сварке.
- •41. Виды электрических дуг, применяемых в сварочных процессах.
- •42. Механизм возникновения остаточных сварочных напряжений и деформаций.
- •43. Методы борьбы со сварочными напряжениями и деформациями.
16. Первичная и вторичная структуры сварных соединений.
Процесс кристаллизации заключается в образовании кристаллитов (или зерен) в металлах или в их сплавах. Различают первичную и вторичную кристаллизацию.
Первичная кристаллизация — образование зерен при переходе металлов или сплавов из жидкого состояния в твердое. В затвердевших металлах или сплавах, обладающих полиморфизмом (например, в стали), первичная структура изменяется.
Изменение формы зерен при полиморфных превращениях, происходящих в твердом теле, называют вторичной кристаллизацией.
Условия протекания процесса первичной кристаллизации в значительной степени определяют свойства литого металла и, в частности, металла сварного шва. Кристаллизация металла сварочной ванны отличается от кристаллизации слитка по следующим причинам: сварочная ванна находится одновременно под воздействием нагрева сварочной дугой и охлаждения со стороны твердого металла; жидкий металл ванны, соприкасаясь с более холодным основным металлом, очень быстро охлаждается; жидкий металл сварочной ванны окружен твердым металлом свариваемого изделия, нагретым до различных температур; средняя скорость кристаллизации металла шва равна скорости перемещения ванны, т. е. скорости сварки.
Процесс затвердевания наплавленного металла, или процесс первичной кристаллизации, слагается из двух явлений: зарождения центров кристаллизации и роста зерен. В зависимости от формы и расположения зерен затвердевшего металла различают следующие виды структуры: гранулярную, столбчатую, дендритную.
Гранулярной называют такую структуру, в которой зерна дезориентированы и имеют приблизительно равно осную по всем направлениям форму (рис. 5,6), близкую к форме правильного многоугольника. Гранулярная структура может быть крупнозернистой и мелкозернистой. Наиболее благоприятной структурой в отношении механических свойств является гранулярная мелкозернистая структура.
Столбчатая и дендритная структуры характеризуются вытянутостью зерен в одном направлении. В столбчатой структуре зерна имеют компактную форму, а в дендритной — ветвистую, елочную (рис. 5,а ив).
Количество отдельных зерен в затвердевшем полностью металле, их форма и расположение зависят от следующих причин: места зарождения центров кристаллизации; скорости зарождения центров кристаллизации и роста зерен; скорости убывания запаса тепла и направления, в котором происходит это убывание; наличия в жидком металле твердых посторонних частиц. При достаточно медленном охлаждении центры кристаллизации возникают более или менее равномерно по всему объему расплавленного металла и зерна растут во все стороны. Процесс кристаллизации металла шва можно представить как периодическое, в форме волн, поступление жидкого металла из ванночки и его быстрое затвердевание .
Поскольку происходит непрерывный процесс плавления металла (основного и присадочного), постольку, очевидно, происходит непрерывный процесс его затвердевания — кристаллизация.
Центрами кристаллизации в этом случае являются оконечности дендритов, выросших в затвердевшем металле. Дендриты возникают сначала на базе зерен основного металла и растут в пределах одной волны металла. Процесс кристаллизации металла шва можно рассматривать и как процесс взаимной кристаллизации металла отдельных волн.
Первичная кристаллизация металла сварочной ванны носит прерывистый характер. После начала кристаллизации через некоторое время происходит задержка в росте кристаллитов в связи с выделением скрытой теплоты плавления металла. По мере отвода теплоты процесс роста вновь убыстряется до следующей задержки. Так повторяется до полного затвердевания всей ванны. В результате этого сварные швы имеют характерное слоистое