Металлургические процессы при сварке, сварочные напряжения и деформации, причины их появления и методы предупреждения.

1. Сваркой называют процесс получения не­разъемных соединений посредством установления меж­атомных связей между свариваемыми частями при их местном (общем) нагреве или пластическом деформиро­вании, а также при совместном действии того и другого.

Физическая сущность процесса сварки заключается в сближении соединяемых поверхностей на расстояние, в пределах которого начинают действовать силы меж­атомного сцепления. Для необходимого сближения со­единяемых поверхностей производят тепловое или меха­ническое воздействие на металл в зоне соединения.

К термическому классу (сварке плавлением) относятся следующие виды сварки: дуговая, электрошла­ковая, электронно-лучевая, плазменно-лучевая, газовая, термитная. К термомеханическому классу относятся: контактная, газопрессовая, печная и др. К механическому классу (сварке давлением) относятся: холодная, взрывная, ультразвуковая, трением.

2. Металлургические процессы при сварке отличаются следующими особенностями: малым объемом расплав­ленного металла сварного шва, высокой температурой зоны сварки, непродолжительным нахождением металла в расплавленном состоянии, активным взаимодействием расплавленного металла с окружающей средой, быстрым отводом теплоты от расплавленного металла сварочной ванны в прилегающей к ней зоны твердого основного металла.

В процессе сварки происходит окисление металла за счет кислорода атмосферы, двуокиси углерода, паров воды, высших окислов. Окислы и газы, остающиеся в сварном шве, резко ухудшают его механические свой­ства.

На качество сварных соединений большое влияние оказывает содержание серы и фосфора. Сера, соединяясь с железом, образует сульфид железа FеS, который является причиной образования горячих трещин. Вредное влия­ние оказывает и фосфор, снижающий ударную вязкость металла шва.

В процессе сварки возникают внутренние напряжения в металле и изменения формы и размеров сварного изделия, называемые деформациями. К неиз­бежным причинам относятся: неравномерный нагрев; тепловая усадка шва; структурные изменения ме­талла шва и околошовной зоны и т. д. К сопутствующим причинам относятся: неправильный расчет конст­рукции сварных узлов (близкое расположение швов, их частое пересечение, неправильно выбранный тип соеди­нения и др.); применение устаревшей техники и техно­логии сварки (неверно выбраны способы наложения слоев и диаметр электрода, не соблюдаются режимы сварки и др.); низкая квалификация сварщика; наруше­ние геометрических размеров сварных швов. Для уменьшения сварочных деформаций имеют правильный порядок наложения сварных швов, а также применение термической обработки после сварки (отжиг, нормали­зация).

Сварное соединение – неразъемное соеди­нение, выполненное сваркой. Применяют следующие виды свар­ных соединений: стыковые, тавровые, угловые, внахлестку, прорезные, торцовые, с накладками и пробочные (рис. 34).

Сварной шов – участок сварного соединения, обра­зовавшийся в результате кристаллизации металла сва­рочной ванны. По расположению в пространстве сварные швы бывают: нижние, горизонтальные, вертикальные и потолочные.

Рис. 34. Классификация сварных соединений:

а – стыковые; б – тавровые; в – угловые; г – нахлесточные; д – прорезные;

е – торцовые; ж – с накладками; з – пробочные.