2. Сутність процесу зварювання

Зварюванням називається процес отримання нероз'ємних з'єднань за допомогою встановлення міжатомних зв'язків між зварюваними частинками при їх місцевому (загальному) нагріванні або пластичному деформуванні, або спільною дією того й іншого.

Сутність зварювання полягає в зближенні елементарних частинок зварюваних частин настільки, щоб між ними почали діяти міжатомні зв'язки, які забезпечують міцність з'єднання.

Усі технічно важливі метали при звичайній температурі – це тверді кристалічні тіла, при зварюванні яких виникають деякі труднощі: утворення тріщин, окиснення, деформація металу і жолоблення виробу, зниження механічних властивостей металу в зоні зварювання. Негативний вплив часто чинять плівки окислів, різні забруднення на поверхні металів. Для здійснення зварювання необхідно зблизити велику кількість атомів поверхонь з'єднуваних металів на дуже малу відстань, тобто привести їх у зіткнення. Такому зближенню перешкоджають висока міцність і твердість металу: його атоми міцно утримуються у вузлах кристалічної ґратки та малорухливі.

Твердість металу і жорсткість кристалічної ґратки можна послабити нагріванням. Чим вища температура нагрівання, тим м'якший метал і більш рухливі його атоми. При нагріванні до температури плавлення метал стає рідким, атоми в ньому легко переміщаються, тому для зварювання досить розплавити трішки металу у зоні з'єднання кромок. Рідкий метал обох кромок зливається в загальну зварювальну ванну. Утворення загальної ванни внаслідок рухливості атомів у рідкому металі відбувається мимовільно (спонтанно) і не вимагає прикладання будь-яких зусиль. У міру охолодження розплавлений метал твердне і міцно з'єднує зварювані деталі.

Відомий і інший спосіб зварювання, коли сильно стислий метал тече подібно до рідини при звичайній температурі. У цьому стані метали зварюються, зростаючись у монолітне ціле, з повним зникненням межі розділу. Взявши дві деталі, привівши їх у зіткнення і стиснувши з такою силою, щоб метал обох деталей у стику спільно деформувався і тік подібно рідині, отримаємо зварне з'єднання деталей. Це буде зварювання тиском. Пластичне деформування металу під тиском називається осадкою.

Зварювання тиском значно полегшується і спрощується підігрівом металу, тому в більшості випадків зварювання тиском використовується з одночасним підігрівом металу нижче точки його плавлення.

Отже, розрізняють зварювання плавленням (метал нагрівається до плавлення, при цьому осадка, як правило, не потрібна) і численними способами, в яких використовується тиск і здійснюється осадка, для полегшення якої метал підігрівається. На використанні цих двох основних чинників (нагріванні металу і його осіданні), які застосовуються в різних комбінаціях і співвідношеннях, базуються численні способи зварювання, що використовуються в сучасному виробництві.

Дуговим зварюванням називається зварювання плавленням, при якій нагрів крайок, що зварюються здійснюється теплотою електричної дуги.

Дугова зварка класифікується за:

- Видом електрода (плавкий або неплавким)

- Видом дуги (вільна або стисла)

- Характером впливу дуги на основний метал (дуга прямого / непрямого дії / трифазна дуга)

Плавящиеся електроди: штучні, дротові, стрічкові

Плавляться електроди: вольфрамові, вугільні, графітові.

Ручна дугова зварка проводиться двома способами:

Неплавким електродом. Зварювані кромки виробу наводять у зіткнення, між неплавким (вугільним, графітовим) електродом і виробом збуджують електричну дугу. Кромки виробу і вводиться в зону дуги присадочний матеріал нагрівають до плавлення і утворюють ванну розплавленого металу, який після затвердіння перетворюється на зварний шов. Цей спосіб використовується при зварюванні кольорових металів і їх сплавів, а також при наплавленні твердих сплавів.

Плавиться, є основним при ручного дугового зварювання. Електрична дуга збуджується між металевим (плавким) електродом і зварюються крайками вироби. Теплота дуги розплавляє електрод і крайки виробу. Виходить загальна ванна розплавленого металу, яка, охолоджуючись, утворює зварний шов.