79 Термический класс сварки. Виды сварки. Строение сварного шва.

Термический класс сварки включает все виды сварки с использованием тепловой энергии.

Сварку плавлением в зависимости от различных способов, характера источников нагрева и расплавления свариваемых кромок деталей можно разделить на следующие основные виды:

• газовая сварка;

• электрическая дуговая сварка;

• электрошлаковая сварка;

• электронно-лучевая сварка;

• плазменная сварка;

• лазерная сварка;

• термитная сварка.

Этот класс характеризуется тем, что сварка осуществляется плавлением кромок соединяемых частей. При этом образуется ванна расплавленного металла. После отвода источника нагрева металл сварочной ванны кристаллизуется и образуется сварной шов, соединяющий свариваемые части.

В поперечном сечении сварной шов на шлифе имеет следующие четко выраженные зоны: металл шва, зона сплавления, зона термического влияния (ЗТВ), основной металл. С точки зрения качества сварного соединения больший интерес представляет ЗТВ, которую и рассмотрим.

Зона термического влияния - это участок основного металла около зоны сплавления, структура, свойства и ширина которого зависят от термического цикла, склонности к восприятию закалки и от свойств пластического деформирования при сварке.

ЗТВ состоит из зоны перегрева - перегретого металла, нагреваемого до температур, близких к температуре плавления, и отличающейся значительным укрупнением зерна и пониженной вязкостью; зоны нормализации, нагреваемой несколько выше температур критической точки А3 (диаграммы "железо-углерод") и характеризуемой значительным измельчением зерна; зона неполной перекристаллизации (частичной нормализации) с максимальной температурой нагрева, лежащей между критическими точками А, и А3, характеризуемой неравномерностью структуры металла, наличием мелких зерен, образовавшихся при перекристаллизации, и более крупных, не изменившихся зерен: участок рекристаллизации характеризуется восстановлением приблизительно равноосных зерен из деформированных, созданных процессом прокатки металла.

Затем зона неполной перекристаллизации переходит в зону сплавления, далее - основной металл.

Ширина ЗТВ в стали влияет на эксплуатационные качества сварного соединения, и чем эта зона шире, тем хуже прочностные показатели. Например, при электронно-лучевой сварке ширина ЗТВ ~ 0,6 мм, при автоматической сварке под флюсом - от 2 до 3,5 мм, при ручной дуговой сварке - 3,5-6,0 мм, а при газовой сварке - от 24 до 27 мм. Как правило, усталостные разрушения происходят в ЗТВ по зоне перегрева.

80 Электродуговая сварка: сущность, разновидности, оборудование.

При этом способе металл расплавляется теплом электрической дуги. В 1886 г. Н. Г. Славянов разработал способ сварки с применением металлических электродов. До этого в 1882 г. русский инженер Н. Н. Бернадос предложил осуществлять сварку в электрической дуге между угольным или графитовым электродом и свариваемым металлом.

При сварке этим способом используют постоянный ток (плюс в этом случае — на свариваемом металле, а минус — на угольном электроде). Сварка по методу Н. Г. Славянова (с применением металлического электрода) может производиться на переменном или на постоянном токе. Сварка с металлическим электродом — более распространенный способ.

Сварка по способу Н. Н. Бернадоса (рис. 89, а, схема I) заключается в следующем: электрическая дуга возбуждается и горит между угольным электродом 2 и 3, укрепленным в держателе 4, и свариваемой деталью 1. Дуга питается током от генератора. Под действием тепла дуги металл плавится. При остывании и кристаллизации сварочной ванны образуется сварочный шов, соединяющий обе детали. Для компенсации расхода, выдутого дугой металла с тем, чтобы исключить образование «кратера», производят присадку металла в процессе сварки. Присадку металла в место сварки производят введением прутка в зону электрической дуги. Расплавляясь, металл прутка смешивается с расплавленным металлом.