- •Теория сварочных процессов
- •Содержание тем дисциплины «теория сварочных процессов»
- •1. Физические основы сваривания металлов
- •1.1. Физические основы процесса сварки металлов
- •1.2. Классификация способов сварки
- •2. Источники энергии при сварке
- •2.1. Нагрев металла электрическим током при контактной сварке
- •2.2. Электрическая сварочная дуга
- •2.3. Недуговые термические источники энергии
- •3. Тепловые процессы при сварке
- •3.1. Основные понятия и законы в расчетах тепловых процессов при сварке
- •3.2. Основные расчетные схемы нагреваемых тел и источников тепла
- •3.3. Нагрев металла сварочной дугой
- •3.4. Нагрев металла газовым пламенем
- •3.5. Нагрев и плавление присадочного металла при сварке
- •3.6. Нагрев и проплавление основного металла сварочной дугой
- •3.7. Термический цикл основного металла при сварке
- •4. Физико-химические и металлургические процессы
- •4.1. Равновесие физико-химических систем
- •4.2. Химическое сродство элементов и кислорода
- •4.3. Закон распределения вещества в двух несмешивающихся растворителях
- •4.4. Газовая фаза в зоне сварки плавлением
- •4.5. Шлаковая фаза при сварке плавлением
- •4.6. Окисление металла при сварке
- •4.7. Процессы раскисления металла при сварке плавлением
- •4.8. Рафинирование металла при сварке плавлением
- •4.9. Легирование металла при сварке плавлением
- •5. Термодеформационные процессы и превращения в металлах при сварке
- •5.1. Особенности кристаллизации металла в сварочной ванне
- •5.2. Горячие трещины при сварке
- •5.3. Фазовые и структурные превращения в металлах при сварке
- •5.4. Холодные трещины в сварных соединениях
- •5.5. Коррозия сварных соединений
- •6. Свариваемость металлов
2.2. Электрическая сварочная дуга
Условия возникновения электрического разряда в газах. Различные формы электрического разряда. Оптимальные свойства дугового разряда.
Понятие об ионизации газа. Энергия и потенциал ионизации. Величины потенциала ионизации для разных металлов и газов. Виды ионизации. Рекомбинация ионов.
Понятие об эмиссии электронов. Работа выхода электронов. Значение работы выхода для различных металлов. Виды эмиссии.
Условия возникновения и стабильного горения дуги. Способы возбуждения дуги. Возбуждение дуги при сварке плавящимися и неплавящимися электродами.
Основные параметры сварочной дуги, её вольтамперная характеристика. Физические процессы в различных зонах сварочной дуги. Баланс энергии на катоде и аноде. Тепловое действие сварочной дуги. Действие магнитных полей на сварочную дугу.
Перенос металла с электрода в сварочную ванну. Главные формы переноса металла. Силы, действующие на каплю жидкого металла при сварке. Области существования различных форм переноса в зависимости от тока и напряжения. Влияние формы переноса на устойчивость процесса формирования шва, металлургические процессы при сварке. Способы создания управляемого переноса металла.
Рекомендуемая литература: [1, с. 59–86], [3, с. 88–103], [4, с. 31–106], [18, с. 5–132, 255–266].
2.3. Недуговые термические источники энергии
Газовое пламя – источник нагрева. Ацетиленокислородное пламя: строение, реакции в различных зонах, распределение температуры.
Нагрев металла при электрошлаковой сварке (ЭШС). Характерные особенности процесса. Преимущества и недостатки данного способа сварки по сравнению с другими способами сварки плавлением. Области применения, разновидности процесса.
Электроннолучевые источники нагрева. Формирование электронного луча, его физические характеристики. Применение электроннолучевых процессов для сварки.
Фотоннолучевые источники нагрева. Когерентное излучение и его основные свойства. Основные характеристики лазеров. Взаимодействие когерентного излучения с веществом. Применение фотоннолучевых источников энергии для сварки.
Рекомендуемая литература: [3, с. 81–88, 110–112], [4, с. 100–129].
Методические указания
Изучая материал данного раздела, следует, прежде всего, иметь четкое представление об основных способах сварки: на каких физических процессах они основаны, как осуществляются, какова последовательность операций по созданию сварного соединения.
Следует изучить роль контактного сопротивления при электроконтактных способах сварки.
Надо четко представлять условия возбуждения и устойчивого горения дуги, строение дуги, разновидности процесса переноса металла через дугу, влияние формы переноса металла на формирование и качество металла шва. Знать силы, действующие на каплю на конце электрода.
Необходимо различать электрошлаковую и электродуговую сварку под флюсом.
Необходимо знать механизм образования тепловой энергии при электроннолучевом и фотоннолучевом способах сварки.
Вопросы для самопроверки
От каких факторов и как зависит контактное сопротивление?
Какова роль контактного сопротивления в процессе нагрева деталей при контактной сварке?
Чем различаются между собой способы стыковой и контактной сварки оплавлением и сопротивлением?
Какие силы действуют на перемычку жидкого металла при сварке плавлением?
Как происходит установление межатомных связей при стыковой сварке оплавлением и сопротивлением?
Как протекают процессы возбуждения и ионизации частиц?
Где имеют место эмиссионные процессы и какую роль они играют при сварке?
Как осуществляется возбуждение дуги при сварке плавящимся и неплавящимся электродами?
Какие зоны имеет сварочная дуга и что в них происходит?
Как передается тепло сварочной дуги изделию?
Какое действие на дугу оказывают магнитные поля?
Как осуществляется перенос металла через дуговой промежуток?
Как осуществляется начало процесса при электрошлаковой сварке?
Чем характеризуется нормальное ацетиленокислородное пламя?
За счет чего получается тепло при электроннолучевых источниках нагрева?
За счет чего получается тепло при фотоннолучевых источниках нагрева?