СВАРКА И РЕЗКА МЕТАЛЛОВ

Особенности металлургических процессов при сварке

Процессы расплавления и затвердевания металла, сопровождаю­щиеся изменением его химического состава и кристаллического стро­ения, называются металлургическими.

Сварка также является металлургическим процессом, но от­личается от других подобных процессов следующими особенностя­ми: а) происходит при высокой температуре нагрева; б) протекает с большой скоростью; в) характеризуется очень малыми объемами нагретого и расплавленного металла; г) при сварке имеет место быстрый отвод тепла от расплавленного металла сварочной ван­ны в прилегающие к ней зоны твердого основного металла; д) на расплавленный металл в зоне сварки интенсивно воздействуют окружающие его газы и шлаки; е) в ряде случаев для образова­ния металла шва используется присадочный металл, химический состав которого может значительно отличаться от состава основного металла.

Высокая температура нагрева при сварке значительно уско­ряет процессы плавления электродного металла, основного металла, электродного покрытия и флюса. При этом имеет место значитель­ное испарение, разбрызгивание и окисление веществ, участвующих в химических реакциях в зоне сварки.

Молекулы ряда элементов, таких, как кислород, азот, водород, при высоких температурах дуги частично распадаются на атомы (диссоциируют). В атомарном состоянии эти элементы обладают бо­лее высокой химической активностью, чем в молекулярном. Вслед­ствие этого окисление элементов, насыщение металла азотом и пог­лощение водорода в процессе сварки протекает более интенсивно, чем при обычных металлургических процессах.

Малые объемы расплавленного металла в сварочной ванне и интенсивный отвод тепла в окружающий металл, обусловли­вают кратковременность протекающих химических реакций при

высоких температурах процесса, поэтому не всегда эти реакции могут полностью завершаться. С другой стороны, сильно ускоряют­ся процессы затвердевания и кристаллизации металла шва, что су­щественно отражается на строении (структуре) твердого металла шва, получаемого после сварки, а также околошовной зоны основ­ного металла.

Химический состав, структура и плотность металла шва зави­сят от состава основного и присадочного металла, характера и сос­тава газов, окружающих жидкий металл, режима сварки и про­чих факторов.

Указанные особенности металлургических процессов при свар­ке затрудняют получение сварных швов высокого качества, особен­но для металлов, чувствительных к быстрому нагреву и охлажде­нию, легко окисляющихся, склонных к образованию пористости, закалочных структур, трещин и других дефектов. Для сварки кон­струкций из таких металлов приходится применять специальную технологию и режимы, особые присадочные металлы, электроды, электродные покрытия, флюсы, в ряде случаев использовать пред­варительный и сопутствующий подогрев, а также последующую тер­мическую обработку швов и в некоторых случаях — целых изделий.