Микроструктура шва и зоны термического влияния

Свойства сварочной дуги.

Сварочной дугой называется мощный устойчивый электрический разряд в газовой среде, образованной между электродами, либо между электродами и изделием. Сварочная дуга характеризуется двумя основными свойствами: выделением большого количества тепловой энергии и сильным световым эффектом. Она является концентрированным источником тепла и применяется для расплавления основного и присадочного материалов.

В зависимости от того, в какой среде происходит дуговой разряд, различают:

- открытую дугу, горящую в воздухе, где составом газовой среды зоны дуги является воздух с примесью паров свариваемого металла, материала электродов и электродных покрытий;

- закрытую дугу, горящую под флюсом, где составом газовой среды зоны дуги являются пары основного металла, проволоки и защитного флюса; дугу, горящую в среде защитных газов (в состав газовой среды зоны дуги входят атмосфера защитного газа, пары проволоки и основного металла). Сварочная дуга классифицируется по роду применяемого тока (постоянный, переменный, трехфазный) и по длительности горения (стационарная, импульсная). При применении постоянного тока различают дугу прямой и обратной полярности. При прямой полярности отрицательный полюс силовой цепи — катод — находится на электроде, а положительный полюс—анод — на основном металле. При обратной полярности плюс на электроде, а минус на изделии. По принципу работы дуги бывают прямого, косвенного и комбинированного действия (рис. 14).Прямой дугой называют дуговой разряд, происходящий между электродом и изделием. Косвенная дуга представляет собой дуговой разряд между двумя электродами (атомно-водородная сварка).Комбинированная дуга — это сочетание дуги прямого и косвенного действия. В сварочной дуге дуговой промежуток разделяется на три основные области: анодную, катодную и столб дуги. В процессе горения дуги на электроде и основном металле имеются активные пятна,представляющие собой более нагретые участки электрода и основного металла, через которые проходит весь гокдуги. Активное пятно,находящееся на катоде,называется катодным, а пятно, находящееся на аноде, —анодным.

Микроструктура шва и зоны термического влияния.

Часть металла около шва, которая подвергалась нагреву, в результате чего произошло изменение структуры и свойств основного металла, называют зоной термического влияния. Свойства сварного соединения определяются как свойствами металла шва, так и изменившимися свойствами основного металла, расположенного в зоне термического влияния. Изменение структуры и свойств происходит в зависимости от степени нагрева, выдержки при этих температурах и от скорости охлаждения, При сварке низкоуглеродистых сталей различают определенные структурные участки в зоне термического влияни.

1) Участок неполного расплавления является переходным от наплавленного металла к основному. Участок представляет собой узкую полоску основного металла, нагреваемую при сварке до температур начала и конца плавления. Значение этого участка для качества сварного соединения очень велико, так как в нем происходит сваривание основного и наплавленного металла. 2) Участок перегрева включает часть металла, нагретого до температуры, близкой к температуре плавления. В связи с этим здесь развивается крупное зерно и возможно появление структуры перегрева, которая снижает вязкость металла, хотя на прочности отражается мало.

3) Участок нормализации охватывает часть металла, нагреваемого в процессе Сварки несколько выше 900° С. Благодаря перекристаллизации при нагреве и охлаждении происходит значительное измельчение зерен металла, что способствует получению высоких механических свойств.

4) Участок неполной перекристаллизации включает часть металла, нагретого при сварке примерно от 725 до 900°. Металл подвергается в процессе нагрева и охлаждения только частичной перекристаллизации. Механические свойства такой смешанной структуры невысоки.

5) Участок рекристаллизации представляет собой температурный интервал (450—725° С), в котором происходит рекристаллизация зерен феррита. Структура такого участка состоит из равноосных зерен феррита и перлита, в то время как основной металл имеет структуру в виде вытянутых неравноосных кристаллических обломков.

6) Участок синеломкости по структуре совершенно не отличается от основного металла, полностью сливаясь с последним. Участок основного металла, подогретый до температуры 200—500° С, обладает пониженной пластичностью и несколько повышенной прочностью.

Следовательно, изменение структуры в участках зоны термического влияния приводит в большинстве случаев к ухудшению механических свойств металла. Поэтому возможные изменения структуры в околошовной зоне следует учитывать при проведении сварочного процесса и принимать меры для получения более благоприятных структур или смягчения данной структуры. Для каждого сварного изделия разрабатывают наиболее рациональную технологию сварки, иногда довольно сложную — с применением подогрева, термической обработки и других операций.