ЛЕКЦИЯ № 11 – 2 часа
Тема 11: сварочное производство. Физико-химические основы
ОБРАЗОВАНИЯ СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ. СВАРКА ПЛАВЛЕНИЕМ
План лекции:
сущность сварки;
физико-химические процессы при сварке;
сущность сварки плавлением и сварки давлением;
виды сварки плавлением:
дуговая сварка (ручная, автоматическая под флюсом, в среде защитных газов: инертных – аргон, гелий, активных – углекислый газ, азот, водород);
плазменная сварка;
электрошлаковая;
лучевые способы сварки (электронно-лучевая, лазерная);
газовая сварка;
типы сварных соединений.
Сущность сварки
Сварка – технологический процесс получения неразъемных соединений в результате возникновения атомно-молекулярных связей между соединяемыми деталями при их нагреве и пластическом деформировании.
Физико-химические процессы при сварке
Образование сварного соединения в связи с введением концентрированной энергии в зону соединения сопровождается сложными физическими и химическими процессами.
К физическим относят процессы, которые, изменяя физические свойства вещества, не изменяют строение элементарных частиц, из которых состоит данное вещество, и не приводят к изменению его химических свойств.
Химические процессы изменяют строение элементарных частиц, из которых состоит данное вещество, в результате чего получаются новые вещества с новыми химическими и физическими свойствами.
К основным физическим процессам при сварке плавлением относят
электрические, тепловые, механические процессы в источниках нагрева;
плавление основного и электродного (присадочного) металла, их перемешивание, формирование и кристаллизацию сварочной ванны;
ввод и распространение тепла в свариваемом соединении, приводящее к изменению структуры металла в шве и зоне термического влияния и образованию собственных сварочных деформаций и напряжений.
К основным химическим процессам относятся химические реакции в газовой и жидкой фазах, на границах фаз (газовой с жидкой, газовой с твердой, жидкой с твердой) при взаимодействии компонентов покрытий, флюсов, защитных газов с жидким металлом с образованием окислов, шлаков, окислением поверхности и т. д.
Физические и химические процессы при сварке сопряжены между собой во времени и пространстве, поэтому их можно объединить общим понятием — физико-химические процессы.
Под действием физико-химических процессов возникает характерное строение сварного соединения.
Рисунок 1 – Схема сварного соединения:
а — при сварке плавлением; б — при сварке давлением
Сварное соединение при сварке плавлением (рисунок 1, а) включает в себя: сварной шов 1, т. е. участок сварного соединения, образовавшийся в результате кристаллизации сварочной ванны; зону сплавления 2 (сцепления), где находятся частично оплавившиеся зерна металла на границе основного металла и шва; зону термического влияния 3, т. е. участок основного металла, не подвергшийся расплавлению, структура и свойства которого изменились в результате нагрева при сварке плавлением или резке; основной металл 4, т. е. металл подвергающихся сварке соединяемых частей, не изменивший свойств при сварке.
Соединение, выполненное сваркой давлением (рисунок 1, б) в твердом состоянии, состоит из зоны соединения 2, где образовались межатомные связи соединяемых частей, зоны термомеханического влияния 3, основного металла 4.
В формировании структуры и свойств сварного соединения при сварке плавлением определяющая роль принадлежит тепловым процессам, при сварке давлением — пластической деформации.