Розділ 4 ЗВАРЮВАЛЬНЕ ОБЛАДНАННЯ

4.1. Фізичні основи одержання зварних з’єднань

Зварювання представляє собою процес одержання нероз’є мних з’єднань за допомогою встановлення міжатомних зв’язків між деталями, що з’єднуються, при їх спільному нагріванні до розм’якшення чи розплавлення або під дією пластичної дефор мації або під дією іншого процесу.

Основним завданням зварювання є одержання міцного зварного з’єднання. Міцність забезпечується атомно молеку лярними зв’язками між елементарними частками елементів, що з’єднуються. При зближенні їх на відстані, які приблизно дорі внюють атомному радіусу, наступає взаємодія між частками. Так як поверхня металів є нерівною, покрита забрудненнями, що складаються з оксидів, адсорбованих газів і органічних плівок (масел), то для забезпечення процесу зварювання, необхідно активізувати поверхневі атоми металу, вирівняти поверхню або здійснити щільний контакт і видалити з зони зварювання ок сиди й органічні плівки. Тому виникнення міжатомної або міжмолекулярної взаємодії відбувається завдяки механічній або тепловій енергії.

Процес зварювання складається з трьох умовних етапів:

формування фізичного контакту;

утворення хімічних або металевих зв’язків;

охолодження рідкого металу і його кристалізація

При термічному зварюванні на першому етапі метал у місці зварювання доводиться до рідкого стану. Для локального роз пилення ділянки металу, яка знаходиться поряд із великими об’ємами холодного металу, необхідні джерела з температурою не нижче 3000°С і високою потужністю. Розплавлення металу дозволяє усунути нерівності і забруднення поверхонь, що з’єднуються. Етап закінчується формуванням фізичного контак

136

Розділ 4. Зварювальне обладнання

ту, при якому атоми знаходяться на відстанях, необхідних для початку міжатомної взаємодії.

На другому етапі утворюється зварювальна ванна, у яку зли вається розплавлений метал і перемішується. Це сприяє змочу ванню твердого нерозчиненого металу елементів, що з’єднують ся, рідким металом зварювальної ванни, внаслідок чого відбувається зчеплення атомів металу зварювальної ванни й ос новного металу. Таким чином, утворюються міцні хімічні зв’яз ки. Посиленню міжатомної взаємодії сприяє теплова активність атомів розплавленого металу, супроводжувана процесом дифузії.

Третій етап наступає після видалення джерела нагрівання, відбувається охолодження рідкого металу і його кристалізація. Початок кристалізації спостерігається у частково оплавлених зерен основного металу: виникають кристаліти, загальні для основного металу і металу зварювальної ванни. По закінченні кристалізації утворюється монолітний шов, що сприяє створен ню міцних зварних з’єднань.

При механічному зварюванні на першому етапі здійснюєть ся зближення поверхонь, що з’єднуються, та збільшується пло ща контакту. З цією метою під навантаженням деформують нерівності поверхонь, руйнують і видаляють оксидні й органічні плівки. Досягається фізичний контакт, при якому в безпосе реднє зіткнення вступають чисті поверхні.

Третій етап охоплює дифузійні процеси, що сприяють пе реміщенням часток металу з місця контакту на деякі відстані.

Сучасна тенденція підвищення рівня комплексної автомати зації і механізації зварювального виробництва, застосування сучас них робототехнічних пристроїв призводять до підвищення про дуктивності праці й одержання високої якості зварних з’єднань.

Зварюваність однорідних і різнорідних матеріалів

Зварюваність матеріалів представляє собою властивість ут ворювати надійні і економічні зварні з’єднання і залежить від технологічних властивостей матеріалів, способів і режиму зва рювання, конструкції зварного шва й умов експлуатації виро бу. Для різних матеріалів показники зварюваності змінюються,

137

«Товарознавство»

але головним є можливість одержання при звичайній технології міцного зварного з’єднання. Для оцінки зварюваності необхід но порівняти властивості металу шва й навколошовної зони з основним металом. Крім того, виявляють схильність матеріалів до утворення зварювальних дефектів (тріщин, пір, жужільних включень, напливів, непроварів, підрізів і ін.).

За зварюваністю матеріали відносять до добре зварюваних, задовільно зварюваних і погано зварюваних.

4.2. Класифікація методів зварювання

Методи зварювання класифікують за різними ознаками.

За агрегатним станом металу в місці з’єднання (таблиця 4.1.)

Таблиця 4.1

Класифікація методів зварювання за агрегатним станом металу в місці з’єднання

138