Формирование химического состава металла сварного соединения

Лекция 14 (лектор Дрижов В.С.)

Технологические свойства при сварке

Технологическим свойством материала при сварке является – свариваемость.

          Свариваемость – это комплекс свойств сплава, определяющих его способность образовывать в процессе сварки качественное соединение, отвечающее заданным конструктивным и эксплуатационным требованиям.

Для изготовления качественной сварной конструкции материал изделия должен обладать хорошей или удовлетворительной свариваемостью.

   В общем плане качественным соединением считается такое соединение, у которого свойства: механические, физические и химические близки к свойствам основного материала, а в сварном соединении отсутствуют дефекты.

    Количественные показатели свариваемости можно разделить на две группы:

1. Показатели, характеризующие степень изменения свойств металла сварного соединения.

2. Показатели, характеризующие склонность к образованию дефектов: трещин, газовой пористости, ликвации, образованию неметаллических включений.

При сварке металл сварного соединения подвергается как металлургическому, так и термодеформационному воздействия.

Особенности термодеформационного воздействия.

I. Термическое воздействие – высокая температура нагрева до 2000 - 2400°С;

- неравномерный нагрев: градиент 100-1000ºС/мм;

 -большие скорости нагрева и охлаждения 10-1000ºС/с в области температур кристаллизации (газовая 50-80°С/с, дуговая 70-200°С/с, ЭШС 5-10°С/с):

II. Металлургическое воздействие – относительно малая масса расплавленного металла;

Средняя длина сварочной ванны при ручной сварке 15—25 мм, при автоматической 50—100мм. Ширина ванны Б и глубина Н при ручной сварке: Б = 8-2 мм; Н=2-3 мм при автоматической: Б = 20 — 30 мм; Н = 5 — 20мм.  

- большая поверхность расплавленного металла по отношению к его объему (0,1 -10 см³);

- интенсивность химических и физических процессов взаимодействия расплавленного металла с окружающей средой.

III. Механическое воздействие

– образование и развитие внутренних напряжений*;

- воздействие на металл остаточных напряжений, возникших ранее.

* Внутренние напряжения – напряжения, действующие в металле сварного соединения при отсутствии внешних поверхностных и объемных сил.

Формирование химического состава металла сварного соединения

Химический состав металла сварного соединения формируется за счет развития при сварке многочисленных необратимых физико-химических процессов.

К основным из них следует отнести:

- Испарение компонентов сплава;

- Химического взаимодействия с окружающей газовой средой

- Химического взаимодействия с компонентами шлака;

- Легирования

Данные процессы протекают в течение двух этапов:

1 этап: Образование капель электродного металла и переход их через дуговой промежуток в сварочную ванну. В этой зоне металл нагревается до максимальной температуры (РДС до 2500°С), что обуславливает наиболее интенсивное и полное протекание реакций;

2 этап: Нахождение металла в жидкой фазе в сварочной ванне, температура которой при РДС - 2000°С.

Интенсивность химического взаимодействия расплавленного металла с окружающей средой, а также степень изменения химического состава определяются:

- активностью свариваемого материала – его температурой, чем выше температура, тем больше его активность;

- составом покрытия электродов и флюса;

- чистотой свариваемых кромок и сварочных материалов;

- диффузионными процессами, происходящими в сварочной ванне и околошовной зоне.