2015-05-06
1878
Основное назначение сварки — восстановление целостности детали, создание неразъемных соединений между частями одной детали или разными деталями. С физической точки зрения сварка — это процесс образования межатомных связей между свариваемыми материалами в результате их расплавления или пластического деформирования в зоне контакта и формирования сварного шва. Сварка позволяет соединять между собой однородные и разнородные металлы и сплавы, металлы с некоторыми неметаллическими материалами (керамикой, стеклом) и пластмассы. В ремонтном производстве сварка применяется в основном для восстановления целостности изделий (ликвидация изломов, разрывов и других разрушений), закрепления дополнительных ремонтных деталей, усиления металлоконструкций путем установки дополнительных кронштейнов, накладок и т.п., а также в технологических целях для временной фиксации относительного положения элементов конструкции и т.д.
В соответствии с видом энергетического воздействия различают способы сварки: плавлением (термические), давлением (механические) и термомеханические.
Разновидности и технические возможности способов сварки.
Сварка плавлением осуществляется без приложения внешней механической нагрузки за счет сплавления либо только кромок соединяемых частей, либо с добавлением присадочного материала (дуговая, газовая, плазменная, электрошлаковая, электронно-лучевая, лазерная и другие виды сварки). Присадочный материал применяется в виде электродов, прутков, проволоки, лент, смеси порошков и т.д.
При сварке давлением металлические связи между свариваемыми материалами обеспечиваются за счет их пластической деформации при температуре ниже температуры плавления. На этом принципе основаны различные виды сварки: холодная, ультразвуковая, диффузионная, взрывом и др.
Для уменьшения усилия деформирования, кроме механического воздействия, соединяемые детали нагревают (пропусканием электрического тока или за счет трения между ними) до приведения свариваемых материалов в пластическое состояние. На этом основаны термомеханические виды сварки, например, электроконтактная, сопротивлением (оплавлением), высокочастотная, диффузионная, сварка трением.
Дефекты сварки и наплавки и меры борьбы с ними. Высокая температура в зоне сварки вызывает вредные процессы: окисление металла, выгорание и разбрызгивание легирующих элементов, насыщение наплавленного металла азотом и водородом и др. В результате происходят структурные изменения в металле, снижается его пластичность, образуются внутренние напряжения растяжения, что может вызывать коробление деталей и образование в них трещин.
Окисление и выгорание легирующих элементов (углерода, марганца, кремния и др.) происходит в результате взаимодействия расплавленного металла с кислородом воздуха. Кроме этого, из воздуха в зону сварки при отсутствии надежной защиты может попадать азот, который ухудшает пластичность металла. Поэтому надежная защита расплавленного металла является важнейшим условием качественной сварки.
Разбрызгивание жидкого металла при сварке происходит вследствие выделения углекислого и угарного газов. Потери металла уменьшаются при использовании электродов с пониженным содержанием углерода, электродов из порошковой проволоки, тщательной очистке свариваемых поверхностей от окислов и введении в покрытия электродов и флюсы раскисляющих элементов (марганца, кремния). Разбрызгивание уменьшается также при сообщении концу электрода колебательного движения, наложением на зону сварки магнитного поля.
Структурные изменения в свариваемом металле обусловлены в основном неравномерным нагревом детали в околошовной зоне (зоне термического влияния) и вызывают ухудшение механических свойств металла в этой зоне.
Горячие трещины являются следствием упругопластической деформации при затвердевании металла под действием растягивающих напряжений. Эффективными мерами борьбы с этим явлением являются предварительный подогрев основного металла, рациональный режим сварки и последовательность наложения отдельных участков шва.
Холодные трещины бывают закалочные и хрупкие. Закалочные трещины возникают в средне- и высокоуглеродистых сталях на границе сплавления шва с основным металлом и вызываются перепадом напряжений. Вероятность образования закалочных трещин снижается при уменьшении силы сварочного тока и увеличении скорости наплавки. Опасность хрупких трещин состоит в том, что, возникнув в наплавленном слое, они распространяются в основной металл. Для предупреждения их образования применяют предварительный подогрев детали и медленное ее охлаждение после сварки.
Типичным дефектом сварного шва является пористость, обусловленная образованием в жидком металле или попаданием в него извне пузырьков различных газов (азота, углекислого газа, водорода и др.). Уменьшение пористости достигается: замедлением процесса охлаждения места сварки, что облегчает выделение пузырьков газов; надежной защитой электрической дуги от воздуха; освобождением сварочной ванны от азота и водорода путем перевода их в соединения, переходящие в шлак; применением рационального режима сварки.
При неправильном режиме сварки возможны также следующие дефекты: наплывы расплавленного металла, возникающие при высокой скорости плавления электродного материала или недостаточной температуре детали; недовар — некачественное сплавление электродного и основного материалов; пережог — недопустимое окисление расплавленного металла и др.
