Раздел 3. Технология сварочного производства.

3.1. Общие сведения.

Сваркой называется технологический процесс получения неразъемных соединений заготовок межатомными силами связи. На практике этого достигают тепловым, силовым воздействием или их сочетанием.

При сварке плавлением происходит только тепловое воздействие - нагрев до расплавления кромок заготовок с образованием единой жидкой металлической ванны. В результате кристаллизации в зоне сварки образуются зерна, принадлежащие одновременно основному металлу и металлу шва. В зоне сварки устанавливается такое же атомно- кристаллическое строение металла, как в основном металле, что обеспечивает равномерное соединение. При сварке плавлением оксиды и другие примеси на свариваемых поверхностях частично разрушаются при нагреве, а частично переводятся в легкоплавкие шлаки, всплывающие на поверхность шва.

При сварке давлением образование неразъемного соединения достигают в твердом состоянии силовым воздействием, если оно вызывает совместную пластическую деформацию заготовок в зоне сварки. При этом сминаются неровности, а оксиды и другие поверхностные пленки разрушаются и вытесняются из зоны при пластическом течении металла. Образовавшиеся чистые активированные поверхности приводятся в соприкосновение, между которых устанавливаются связи.

Для металлов, обладающих высокой пластичностью (медь, алюминий, свинец), сварку давлением можно производить без нагрева (холодная сварка). Менее пластичные сплавы необходимо нагревать до температуры высокопластичного состояния, чтобы исключить местные разрушения при значительной пластической деформации в процессе сварки. Непластичные материалы (керамика, графит) образуют соединение в результате диффузии при длительном нагреве.

Важно понять, что свариваемость металлов и сплавов зависит от химического состава и способа сварки. Уясните принцип деления металлов по степени свариваемости. К ограниченно сваривающимся металлам относят те, которые дают качественные соединения лишь при усложнении технологии сварки (подогрев, специальные сварочные материалы).

Изучите причины ограниченной свариваемости металлов в виде дефектов, возникающих при сварке. Первой причиной являются напряжения и деформации в металле при сварке из-за неравномерного нагрева заготовок, которые действуют как на этапе кристаллизации шва, так и после полного охлаждения.

В процессе кристаллизации сварной шов испытывает растяжение главным образом из-за того, что холодные зоны заготовки препятствую усадке и сокращению размеров остывающего шва. Этот фактор вызывает в шве образование горячих трещин, когда металл шва имеет крупнозернистое строение с повышенным содержанием легкоплавких примесей по границам зерен. В процессе дальнейшего охлаждения сварного соединения в нем накапливаются напряжения, вызывающие искажение формы конструкции.

В случаях когда напряжения велики, а металл при сварке претерпел закалку (особенно часто это бывает при сварке заготовок из среднеуглеродистых легированных сталей), в сварном соединении образуются холодные трещины, возникающие после остывания шва, а также в течение нескольких суток после сварки. Свариваемость может быть низкой из-за снижения прочностных или антикоррозионных свойств сварных соединений в результате укрупнения зерен при высокотемпературном нагреве.

Вопросы для самопроверки:

1. Изложите сущность процесса сварки, его преимущества и области применения.

2. От каких факторов зависит свариваемость.

3. Основные виды дефектов сварного соединения и причины их возникновения.