ТЕОРИЯ сварочных процессов

Понятие свариваемости

Монолитность сварного соединения при сварке обеспечивает­ся образованием межатомных и межмолекулярных связей между частицами соединяемых материалов на поверхности их контакта.

Различают две группы межатомных и межмолекулярных свя­зей, имеющих электрическую природу: 1) физические (ван-дер - ваальсовские) и 2) химические (ионная, ковалентная, металли­ческая, водородная, донорно-акцепторная и их сочетания). Прочность химических связей (энергия, требуемая для разъеди­нения вещества на отдельные молекулы, атомы или ионы) со­ставляет десятки и сотии килоджоулей, а физических — доли и единицы килоджоуля.

В результате сварки образуются соединения с прочными химическими связями.

При сварке в процессе образования химических связей сва­риваемые материалы подвергаются механическому, физическому или химическому воздействию. Явления, сопровождающие обра­зование химических связей, называются сварочными процессами.

Сварочные процессы, характерные для сварки металлов, мож­но условно разделить на три группы:

1) тепловые процессы, включающие нагрев, плавление и ох­лаждение металлов;

2) термомеханические процессы, заключающиеся в пластиче­ском деформировании металла с одновременным воздействием высокой температуры;

3) физико-химические процессы, протекающие в твердом и жидком металле: фазовые превращения, растворение и выделе­ние веществ из раствора, диссоциация или образование химиче­ских соединений, диффузия, обменные реакции между контакти­рующими фазами и т. д.

Сварочные процессы определяют технологическую прочность металла шва и зоны термического влияния, т. е. стойкость металла сварного соединения против локальных разрушений в процессе изготовления (сопротивляемость образованию разного рода трещин). Кроме того, они в значительной мере определяют эксплуатационную прочность, работоспособность сварного соеди­нения — степень соответствия его механических, физических и химических свойств требованиям эксплуатации.

Способность соединяемых металлов образовывать при сварке качественное сварное соединение оценивают их свариваемостью. Свариваемость — комплексная характеристика металла, характе­ризующая его реакцию на физико-химическое воздействие про­цесса сварки и способность образовывать сварное соединение, отвечающее заданным эксплуатационным требованиям. Основные критерии свариваемости следующие: окисляемость металла при сварке, зависящая от его хими­ческой активности;

сопротивляемость образованию горячих трещин и трещин при повторных нагревах;

сопротивляемость образованию холодных трещин и замедлен­ному разрушению;

чувствительность металла к тепловому воздействию сварки, характеризуемая его склонностью к росту зерна, структурными и фазовыми изменениями в шве и зоне термического влияния, изменением прочностных и пластических свойств; чувствительность к образованию пор;

соответствие свойств сварного соединения эксплуатационным требованиям; к таким свойствам относятся: прочность, пластич­ность, выносливость, ползучесть, вязкость, жаростойкость и жа­ропрочность, коррозионная стойкость и др.

Различают физическую и технологическую свариваемость. Под физической свариваемостью понимают способность металлов образовывать в результате сварки каким-либо способом моно­литные соединения с химической связью.

Технологическая свариваемость — технико-экономический по­казатель. Она характеризует возможность получения сварного соединения требуемого качества, удовлетворяющего требованиям надежности конструкции при эксплуатации, с применением су­ществующего оборудования при наименьших затратах труда и времени.

Технологическая свариваемость определяется совокупностью свойств основного металла, характеризующих его реакцию на термодеформационный цикл сварки. Кроме того, она зависит от способа и режима сварки, свойств присадочного металла, применяемых флюсов, электродных покрытий и защитных газов, от конструктивных особеииостей свариваемого изделия и усло­вий его последующей эксплуатации.