Национальное агентство контроля и сварки

Некоммерческое Образовательное Учреждение

НОУ «ГАЦ ВВР»

3

Б.П. Конищев

ТЕОРИЯ СВАРОЧНЫХ ПРОЦЕССОВ

Металлургические процессы сварки

Нижний Новгород

2011

Особенности металлургических процессов сварки

Все виды сварки делятся на две группы:

• сварка давлением;

• сварка плавлением – микрометаллургический процесс.

При сварке плавлением протекают те же металлургические процессы, что и при выплавке стали, но при определенных условиях.

Особенности:

1. Высокие температуры нагрева

ВТЗ (высокотемпературная зона) –

столб дуги – 6000-7000 ^оС;

анодные и катодные пятна – 3000-4000 ^оС;

электродные капли – 2500 ^оС.

НТЗ (низкотемпературная зона) –

сварочная ванна 1500-2100 ^оС, Т_ср1800С.

Перегрев сварочной ванны > Тпл – 300-600 С

2. Малый объем расплавляемого металла.

3. Неразрывность процессов плавления и кристаллизации.

4. Кратковременность пребывания металла в жидком состоянии.

5. Большие скорости нагрева и охлаждения металла при сварке.

6. Специфическая атмосфера в зоне сварки. Газовая фаза – состоит из воздуха, защитных газов, паров компонентов электродных покрытий, сварочных флюсов и проволоки.

Большое влияние на направление и характер протекания сварочных процессов оказывает температура.

ВТЗ	НТЗ
Плавление
Испарение элементов сильно –Zn, Mg, Al Латунь Cu+Zn АМг Al+Mg	1. Конденсация: не элементы, а оксиды
Растворение газов Н, N - в металле Н[H] N[N] газ металл	Выделение газа из металла [H]  Н [N]  N растворимость газа падает, он не успевает выделяться, образуются поры
Окисление элементов 2Fe+O2=2[FeO]- растворяется в металле 2[C]+O2 =2CO	3 растворяются в шлаке . [Si]+O2=(SiO2) 2[Mn]+O2=2(MnO)
Раскисление сварочной ванны [FeO]+[С]=Fe+СО	4. 2[FeO]+[Si]=2Fe+(SiО2) [FeO]+[Mn]=Fe+(MnО)
Взаимодействие металла со сварочным шлаком Fe+(MnO)[FeO]+[Mn] 2Fe+(SiO2)2[FeO]+[Si]	5. Взаимодействие металла со сварочным шлаком Fe+(MnО)  [FeO]+[Mn] 2Fe+(SiО2)  2[FeO]+[Si]
6. Легирование
7. Рафинирование
	Кристаллизация

Оценка химической активности элементов к кислороду

Ряд активности элементов к кислороду

С
Ca	Mg	Al	Ti	Si	Mn	Cr	Fe	Ni	Cu
 увеличивается химическая активность

10ХНТ, 12Х18Н9Т

При увеличении содержания элемента в основном металле или сварочной ванне его активность к кислороду возрастает.

Основные пути окисления металла при сварке

1. Окисление газовой фазой

   1. Окисление кислородом воздуха.

   2. Окисление газами СО₂ и Н₂О.

   3. Окисление газовыми смесями, содержащими О₂, СО₂и Н₂О.

2. Окисление сварочными шлаками

   1. Диффузионное окисление металла сварочным шлаком, содержащим (FeO).

   2. Химическое окисление металла сварочным шлаком, содержащим (MnO) и (SiO₂).

3. Окисление высшими оксидами

   1. Окисление высшими оксидами сварочных материалов (электродных покрытий, сварочных флюсов, порошковых проволок)

   2. Окисление металла окалиной и ржавчиной.