ТЕОРИЯ сварочных процессов

Плавление основного металла

Плавление основного металла при сварке осуществляется с це­лью соединения между собой свариваемых деталей. Идеальным в отношении затрат теплоты представляется такое тепловыделение в источнике, при котором обеспечивается минимальная глубина проплавления сопрягаемых поверхностей, а присадочный металл не используется вовсе или входит в соединение в минимальном объеме. Если не рассматривать диффузионную сварку и пайку, при которых детали нагреваются полностью, и сварку трением, при которой полного плавления металла не достигается, наиболее точ­но этому идеальному представлению соответствуют высокочас­тотная сварка и некоторые виды контактной сварки (точечная, шовная, рельефная). В перечисленных способах сварки сущест­венная роль в образовании соединения принадлежит давлению, что позволяет плавить основной металл незначительно. Ограни­чимся рассмотрением случаев плавления основного металла в спо­собах сварки без применения давления.

Сложившийся годами термин «сварка давлением» не совсем точен, так как давление в этих процессах - не единственное внешнее воздействие. Однако он общеупотребителен. Давление необходимо всегда, если при сварке отсутствует ванна расплав­ленного металла и сближение атомов (активация стыкуемых по­верхностей) достигается вследствие упругопластического дефор­мирования материала поверхностей. Следует отметить, что и при наличии давления может происходить расплавление металла, на­пример, при термитной сварке с давлением, контактной точечной и шовной сварке с образованием литого ядра, стыковой сварке оп­лавлением, сварке трением и др.

Весьма желательно, чтобы принцип классификации процессов сварки определялся какими-либо количественными технико-эко­номическими признаками. Такими признаками могут быть: значе­ния удельных энергий (сварочной єсв или введенной в изделие єи); удельные организационно-экономические затраты на сварку.

Удельные показатели можно подсчитывать отдельно по каждой группе соединений, свариваемых материалов и т. д. Затраты следует относить к так называемой рабочей площади соединения S', которая в случае сварки встык соответствует продольному сечению шва без выпуклости. Для нахлесточных соединений площадь S соответству­ет сечению меньшего из соединяемых элементов (см. рис. 1.7). Для дуговой сварки в один проход материала толщиной 6 при токе, на­пряжении и скорости сварки соответственно /, U, v удельная энер­гия равна

Расчеты удельных энергий єсв и єи показывают, что удельная энергоемкость процесса сварки единицы площади стыка имеет тенденцию к уменьшению при переходе от термических к механи­ческим процессам (рис. 1.8). Удельная энергия єи = ЄсвЛи характе­ризует также количество переплавленного или разогретого мате­риала на единицу площади сварного шва, а следовательно, и объем активной зоны сварного соединения, в которой произошли суще­ственные изменения состояния материала, деформация соединения и т. д. Этот показатель может быть использован наряду с погонной энергией q/v, где q - эффективная мощность источника энергии Для сварки.

Анализ типовых структурных схем передачи энергии при раз­ных сварочных процессах (табл. 1.4) позволяет обосновать пред­лагаемую выше классификацию. Например, при дуговой сварке электрическая энергия ЭЛ из сети проходит следующий путь: