ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Образование сварного соединения из "Газовая сварка и наплавка цветных металлов и сплавов " Для образования сварного соединения необходимо возникновение сил межатомного взаимодействия между группами атомов металлов соединяемых деталей. Указанные силы проявляются при сближении поверхностей деталей на расстояние не более 4-10 см. Такого сближения при сварке можно достигнуть двумя способами приложением внешнего давления к деталям нли нагревом кромок соединяемых деталей до расплавления. В зависимости от применяемого способа все методы сварки подразделяют на сварку давлением и плавлением. [c.9] В процессе сварки источник теплоты — газосварочное пламя перемещается вдоль кромок соединяемых деталей. Вместе с ним перемещается и сварочная ванна. В результате последовательного охлаждения и затвердевания металла сварочной ванны образуется сварное соединение. [c.10] Объем сварочной ванны мал по сравнению с объемом соединяемых деталей, поэтому происходит интенсивный отвод теплоты. Для поддержания металла ванны в жидком состоянии и нормального протекания процесса сварки необходимо, чтобы источник теплоты имел высокую температуру и обладал большой тепловой мощностью. При ацетилено-кислородной сварке, например, на полезный нагрев металла затрачивается лишь 10% общей тепловой мощности пламени, остальное — на возмещение различных потерь теплоты. [c.10] Процессы, протекающие в сварочной ванне. Жидкий металл сварочной ванны соприкасается с газами и шлаками, образующимися из-за окисления поверхностных слоев металла. Такие газы, как кислород и азот, поступают в ванну из воздуха. Кислород может поступать также и из газовой смеси, подаваемой горелкой. Водород попадает в основном из пламени, а также в результате взаимодействия некоторых металлов с влагой, диссоциации водяного пара или разложения углеводородов, входящих в состав различных жиров и масел, которые остались на кромках деталей при плохой очистке их перед сваркой. Газы адсорбируются (поглощаются) поверхностным слоем расплавленного металла и образуют растворы или химические соединения, которые затем проникают в глубь сварочной ванны. [c.10] Взаимодействие газов с металлом ванны может быть различным. Например, кислород активно соединяется с такими металлами, как алюминий, магний и медь. Азот не взаимодействует с медью и алюминием. [c.10] Окислы, находящиеся в ванне, взаимодействуют с расплавленным металлом. Для предотвращения или ослабления процесса окисления в сварочную ванну вводят раскислители через флюсы и через металл присадки, т. е. вещества, обладающие большим химическим сродством к кислороду, нежели металл ванны. В качестве раскислителей применяют углерод, окись углерода и водород, образующиеся при горении газовой смеси, подаваемой сварочной горелкой. Для цветных металлов (в отличие от некоторых сталей) пламя горелки не обеспечивает раскисления, поэтому, как правило, необходимо применять флюс. [c.11] Водород влияет на образование пор в сварном шве. Выделяясь в поверхностном слое сварочной ванны, он по-разному растворяется в жидком и твердом металлах. Растворимость водорода в жидком алюминии выше, чем в твердом. Поэтому при затвердевании металла шва выделяются пузырьки газа, которым необходим свободный выход в атмосферу. В противном случае, например при быстром затвердевании ванны, газ остается в металле, образуя поры. [c.11] В жидком и твердом свинце водород почти не растворяется. Поэтому при сварке свинца в нем не возникает пористости. [c.11] Помимо пористости, наличие водорода приводит к возникновению в металле остаточных напряжений. При этом снижаются пластические свойства металла и может произойти хрупкое разрушение. [c.11] С расплавленным металлом сварочной ванны, кроме газов, взаимодействуют шлаки, представляющие собой сплавы различных окислов и солей. Обычно шлаки находятся на поверхности ванны, так как их плотность меньше плотности расплавленного металла. [c.11] При перемещении сварочной горелки ранее расплавленная сварочная ванна начинает охлаждаться. В ней происходит кристаллизация металла, заключающаяся в образовании центров кристаллизации и последующем росте кристаллов из этих центров. Кристаллизация происходит на задней стенке сварочной ванны аЬ (рис. 3). Центрами кристаллизации являются кристаллы основного металла, не подвергшиеся полному расплавлению. От них в направлении, обратном отводу теплоты, растут в глубь ванны кристаллы столбчатой формы (рис. 4). Процесс кристаллизации происходит не непрерывно рост столбчатых кристаллов то замедляется, то прекращается. Поэтому металл шва имеет столбчатое и слоистое (чешуйчатое) строения. [c.12] При газовой сварке происходит сравнительно медленный нагрев, усиленный рост нерасплавленных зерен основного металла — центров кристаллизации и, как следствие, образование крупнозернистой структуры металла шва. В металле шва при газовой сварке ликвация почти отсутствует. [c.13] Влияние нагрева на металл шва и околошовную зону. Под воздействием теплоты пламени горелки не только расплавляется металл сварочной ванны, но и нагревается металл, примыкающий к ее границам. Та часть основного металла, структура которого изменяется при нагреве, называется зоной термического влияния, или околошовной зоной. Различные участки этой зоны подвергаются нагреву от температуры, близкой к температуре плавления (у границы сварочной ванны), до температуры начала структурных изменений (у границы основного металла, не подвергшегося нагреву). [c.13] Сварное соединение (рис. 5) состоит из шва 1, образовавшегося в результате кристаллизации сварочной ванны, зоны термического влияния 2 и основного металла 3, не подвергшегося воздействию нагрева. [c.13] Ного металла шва и изменения объема металла с изменением его структуры. Металл шва нагревается до более высоких температур по сравнению с температурой металла околошовной зоны. Не нагревающийся основной металл является препятствием, ограничивающим деформации наиболее нагретой части сварного соединения. [c.15] Остаточные напряжения возрастают до достижения ими значения предела текучести металла. После этого в металле возникают пластические деформации и остаточные напряжения исчезают. При малой пластичности свариваемого металла остаточные напряжения могуг привести к образованию трещин. Остаточные напряжения устраняют термической обработкой. [c.15] Газовая сварка характеризуется небольшой мощностью источника теплоты. Нагрев происходит медленно, вследствие чего нагревается большой объем свариваемого металла, что обусловливает значительные пластические деформации. Указанное следует учитывать при разработке технологии газовой сварки различных изделий. [c.15] Вернуться к основной статье