Варианты последовательности наложения швов с целью снижения остаточных деформаций.
Трёхстадийность процесса сварки. Классификация процесса.
При сварке условно различают три стадии: образование физического контакта; активация контактных поверхностей; развитие объемного взаимодействия.
Образование физического контакта – это процесс сближения атомов свариваемых поверхностей на расстояние, при котором возникает физическое воздействие, обусловленное силами типа сил Ван-дер-Ваальса. Сближение свариваемых поверхностей происходит, в первую очередь, за счет пластической деформации микро-выступов и приповерхностных слоев, обусловленной приложением внешних сжимающих усилий и нагревом металла.
Для образования химических связей требуется затрата некоторой энергии на активацию. Физически этот процесс обусловлен разрывом насыщенных связей, который приводит к появлению неспаренных электронов, способных участвовать в химическом взаимодействии.
Процесс схватывания твердых тел, в результате которого между атомами соединяемых поверхностей устанавливаются химические связи, происходит на активных центрах. Активный центр - это участок со свободными валентностями на поверхности твердого тела, а процесс их образования - активация поверхностей.
Образование активных центров возможно: механически - в процессе пластической деформации; при удалении с поверхности части самого металла или его очистке; с помощью скола кристалла или процесса хрупкого разрушения; и термически - вследствие реализации термоактивируемого процесса (само- и гетеродиффузии, движения вакансий и т.д.), приводящего к разрыву хотя бы части насыщенных химических связей поверхностных атомов.
При сварке одноименных или с близкими физико-механическими свойствами металлов активация контактных поверхностей происходит одновременно с образованием физического контакта в процессе их сближения при смятии отдельных микровыступов. Фактически после первой стадии наступает третья.
При сварке разнородных материалов с резко различной сопротивляемостью пластической деформации физический контакт образуется за счет материала, обладающего в условиях сварки меньшим сопротивлением деформации. Второй материал при этом начинает испытывать силовое воздействие с некоторым запозданием, и процессы, приводящие к активации его поверхности, идут более медленно.
Третья стадия - стадия объемного взаимодействия - наступает с момента образования активных центров. На этой стадии происходит развитие взаимодействия соединяемых материалов как в плоскости контакта с образованием прочных химических связей, так и в объеме зоны контакта. В плоскости контакта процесс объемного взаимодействия заканчивается слиянием дискретных очагов взаимодействия, а в объеме - релаксацией напряжений. При сварке одноименных металлов критерием завершения третьей стадии может служить образование общих зерен в зоне контакта. При сварке разноименных металлов необходимость развития или ограничения гетеродиффузии определяется свойствами диффузионной зоны и образующихся в ней фаз.