Лекція.

Тема: Частка участі основного металу в металі шва при різних способах зварювання.

Способи зварювання можна класифікувати, наприклад, по типу енергії, використовуваній при зварці, по ступеню механізації процесу зварювання, по виду зварюваного металу і тому подібне Цілком досконалої класифікації, що охоплює всі способи Зварювання, з урахуванням фізичних процесів в зоні з'єднання, не існує. Прийнято всі існуючі способи Зварювання ділити на дві великі групи: 1) Зварювання плавленням (Зварювання без тиску); 2) Зварювання тиском (Зварювання без оплавлення).

Перша група характеризується об'єднанням частин металу при його рідкому стані без додатку тиску. До Зварювання плавленням примикає паяння, що відрізняється тим, що розплавляється лише присадний метал (припій), а основний зварюваний метал залишається нерозплавленим, тоді як при зварці частково розплавляється і основний метал.

У другій групі об'єднання металу частин, що сполучаються, в монолітне ціле характеризується застосуванням тиску для осідання металу, решта ознак, зокрема, стан металу, не беруться до уваги.

Залежно від способу подачі присадного металу і флюсів до місця Зварювання (з'єднання деталей), осідання деталей і управління джерелом тепла розрізняють ручний, напівавтоматичний і автоматичний способи Зварювання.

У промисловості найбільше застосування знайшло електрозварювання, що використовує електричну енергію для нагріву металу.

У хімічних способах для нагріву металу використовується енергія екзотермічних хімічних реакцій, з яких найбільше значення мають газове і термітне зварювання. У механічних способах переважаюче значення має механічна енергія; сюди відносяться, наприклад, такі способи Зварювання, як холодна, пресова, ковальська (сурмова), Зварювання тертям. Зварювання променева або дифузійна забезпечують високу чистоту процесу, джерело енергії розташоване на значній відстані від об'єкту Зварювання.

До променевих відносяться такі способи Зварювання, як електронно-променева, світлова (лазерна), гелио-зварювання (сонячна).

Для способів, в яких істотне значення мають два види енергії, можна утворювати проміжні групи, наприклад електромеханічну для контактної і дифузійної Зварювання, електрохімічну для дугової Зварювання в активному захисному газі, хіміко-механічну для газопресової Зварювання і так далі Єдину класифікацію розробляє в даний час в Держстандарту СРСР.

Література: http://svyatik.org/ua/view.php?id=371

Лекція.

Тема: Температурні та структурні напруги та деформації.

Зварювання, як і інші процеси обробки металу, викликає у виробах внутрішні напруження. При значних напруженнях виникають деформації. Причини виникнення напружень і деформацій такі: нерівномірне нагрівання основного металу; ливарна усадка металу зварного шва і зміна об'єму металу в зоні термічного впливу при структурних перетвореннях металу.

Нерівномірне нагрівання основного металу є результатом нагрівання до високих температур лише тієї частини металу, що безпосередньо межує із зварним швом. Вільній зміні її об'єму перешкоджають сусідні, холодніші ділянки, внаслідок чого в ділянках, що нагріваються, виникають напруження стискання, а в холодних − напруження розтягання. При досягненні границі текучості, що, як правило, й відбувається в зварюванні, в нагрітих ділянках виникають пластичні деформації. Під час охолодження металу в цих зонах виникають напруження розтягання, які є вже залишковими, або внутрішніми, напруженнями, що призводять до появи в зварних виробах деформацій або короблень.

Ливарна усадка металу шва може бути поздовжньою і поперечною. Прикладом поздовжньої може бути усадка, що виникає при зварюванні в стик двох листів великої довжини. В процесі зварювання внаслідок поздовжньої усадки зменшується зазор між кромками листів. Коли кромки зійдуться впритул, то при невеликій товщині листів вони почнуть наповзати один на одного.

Прикладом поперечної усадки може бути зварювання в стик листів із V−подібним розкриттям кромок. Оскільки об'єм наплавленого металу з широкого боку шва більший, то й усадка тут буде більшою.

Зміна об'єму металу внаслідок структурних перетворень відбувається в зоні термічного впливу головним чином при зварюванні металів, схильних до гартування. Напруження, що виникають при цьому, можуть бути настільки значними, що часто саме вони є причиною утворення тріщин при зварюванні деталей з цих металів.

При значних напруженнях виникають деформації виробів, деталей, металевого оснащення. На рис. 6.2 показані епюри внутрішніх напружень при зварюванні різних елементів. Основною причиною внутрішніх напружень і деформацій в металевих виробах в процесі їх зварювання є висока температура (3000…4000°С) в локальних зонах. З віддаленням від осі шва температура нагріву знижується, що викликає температурні деформації на всіх рівнях будови сталі: субмікроскопічному, мікроскопічному і макроскопічному.

Внутрішні (власні) напруження розрізняються за часом існування, характером розподілу у виробі і напрямом в просторі.

За часом існування напруження підрозділяють на тимчасові і залишкові. Тимчасові напруження виникають в процесі нагріву локальної навколошовної зони виробу. Якщо їх значення не перевершує межі пружності металу, то після охолоджування ці напруження зникають.

Залишкові ж напруження при охолоджуванні шва повністю не знімаються, оскільки вони пов'язані із структурними змінами в будові матеріалу і з локальними пластичними деформаціями (напруження III і II роду). На показано рухоме плоске температурне поле при дуговому зварювані двох елементів, яке переміщається вслід за зварювальною дугою.

По характеру розподілу внутрішні зварні напруження у виробах класифікуються залежно від об'єму, в якому вони врівноважуються. Внутрішні напруження I роду врівноважуються в межах всього об'єму виробу, напруження II роду − на мікроскопічному рівні, а напруження III роду – на субмікроскопічному рівні будови металу.По напрямку в просторі внутрішні напруження підрозділяються на одновісні, двовісні (площинні) і тривісні (об'ємні).

Щоб запобігти або усунути зварювальні деформації, передбачають спеціальні заходи, які підрозділяються на конструктивні і технологічні.

До конструктивних заходів відносяться: призначення за умов міцності мінімального перетину швів (збільшення перетину швів приводить до зростання об'ємів, в яких протікають пластичні деформації); розташування зварних швів ближче до осі, що проходить через центр тяжіння перетину; дотримання парності швів щодо центру тяжіння перетину; передбачення припусків на усадку і розширення, а також ребер жорсткості, діафрагм і розпорок для посилення стійкості конструкції; призначення мінімального числа зварних швів.

Технологічні заходи підрозділяються на заходи, що проводяться в процесі зварювання і після нього.

Література:http://elib.lutsk-ntu.com.ua/book/tf/m_ta_pfkm/2013/1338/page10.html