Стадійність процесу зварювання

Стадийность процесса сварки. Опытный материал и теоретический анализ показывают, что сварку и пайку можно отнести к классу так называемых топохими-ческих реакций, которые отличаются двухстадийностью процесса образования прочных связей между атомами соединяемых веществ (рис. 1.3). Двухстадийность характерна только для микроучастков соединяемых поверхностей. На первой стадии А развивается физический контакт, т. е. осуществляется сближение соединяемых веществ на расстояния, требуемые для межатомного взаимодействия, а также происходит подготовка поверхностей к взаимодействию. На второй стадии Б — стадии химического взаимодействия — заканчивается процесс образования прочного соединения. Рис. 1.3. Кинетика изменения прочности соединения а в зависимости от длительности сварки / (топохимические кривые) при быстром (/) и медленном (2) развитии стадий образования физического контакта А и химического взаимодействия Б Практически получение монолитных соединений осложняется двумя факторами: свариваемые поверхности имеют микронеровности (даже при тщательной обработке), высота которых измеряется микрометрами. Поэтому при совмещении поверхностей контакт возможен лишь в отдельных точках; свариваемые поверхности имеют загрязнения, так как на любой поверхности твердого тела адсорбируются атомы внешней среды. Для качественного соединения материалов необходимо обеспечить контакт по большей части стыкуемой поверхности и активизировать ее. Энергия активации. Активация поверхности заключается в том, что поверхностным атомам твердого тела сообщается некоторая энергия, необходимая: а) для обрыва связей между атомами тела и атомами внешней среды, насыщающими их свободные связи; б) для повышения энергии поверхностных атомов до уровня энергетического барьера схватывания, т. е. для перехода их в активное состояние. Такая энергия активации может в общем случае сообщаться в виде теплоты (термическая активация), упругопластической деформации (механическая активация), электронного, ионного и других видов облучения (радиационная активация).

ТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТ

Технологія контактного зварювання оплавленням

Контактне зварювання - це зварювання, при якому зварювальні деталі нагріваються теплотою, що виділяється проходячим в місці їх контакту електричним струмом, і здавлюються (осаджуються). Зварне з'єднання утворюється в результаті пластичної деформації металу в зоні контакту і встановлення міжатомних зв'язків між поверхнями деталей, що з'єднуються. При цьому способі на затиснуті в затискачах зварюються деталі подають напругу, після чого починають їх повільно зближувати. При зіткненні навіть рівно обрізаних торців деталей контакти між ними виникають в окремих місцях за наявними мікронерівностями.

Сутність стикового зварювання оплавленням полягає в тому, що найбільша кількість теплоти (відповідно до закону Джоуля-Ленца) виділяється в контактах при торканні деталей. Вони нагріваються до температури плавлення, метал скипає, і контакт вибухає. У міру зближення деталей утворюються і вибухають все нові і нові контакти, що створюють враження безперервного потоку іскор, що вилітають з зазору. Зазор між зварювальними деталями називають іскровим проміжком, а процес, під час якого утворюються і руйнуються контакти - оплавленням.

В результаті процесу оплавлення деталі не тільки обгорають і коротшають за рахунок викиду частини розплавленого металу при вибуху утворюваних контактів, а й прогріваються на деяку глибину. Температура нагріву торців деталей - найважливіший параметр процесу, що впливає на формування з'єднання, його структуру і властивості. Для отримання якісного зварного з'єднання нагрівають поверхні оплавлюваних деталей до температури плавлення, створюють на торцях шар розплавленого металу і забезпечують прогрів деталей в глибину.

Після нагрівання деталей зварювальний трансформатор вимикають, і відбувається друга стадія процесу - утворення зварного з'єднання з необхідними властивостями в результаті встановлення міжатомних зв'язків між зварювальними деталями.

Процес осадження складається з трьох етапів: закриття зазору між оплавлюваними торцями, видалення з стику рідкого окисленого металу і пластична деформація чистих від оксидів поверхонь деталей, що з'єднуються для утворення між ними межатомного зв'язку. При цьому перші два етапи необхідно провести швидко, щоб рідкий метал, і тим більше рідкі оксиди, не встигли закристалізуватись. Для низьковуглецевих і низьколегованих сталей, з яких в основному виготовляють труби для магістральних трубопроводів, мінімальна швидкість осадження 20-30 мм / с.

Ділянка металу деталей, що піддається в процесі зварювання нагріву, пластичної деформації і подальшого охолодження, називається зоною термічного впливу.

Сукупність контрольованих параметрів, що визначають умови зварювання, називається режимом зварювання.

Режими зварювання конкретних труб, що забезпечують доброякісні зварні з'єднання, розраховують на основі взаємозв'язку параметрів зварювання із споживаною потужністю та з урахуванням отриманого в результаті оплавлення температурного поля в злучаємося трубах.

Оскільки для розрахунку швидкості і часу оплавлення в залежності від площі перетину зварюваних труб, припуску на осадку потрібно виконати досить складні математичні дії, для зручності визначення зазначених параметрів можна скористатися спеціальною номограми (рис. 3.31).

Для попередження охолодження рідкого металу на торцях труб перед осадкою за 7 - 15 с до кінця процесу оплавлення швидкість оплавлення підвищують до 0,8 - 1,2 мм / с. Цей період називається форсировкой. З цією ж метою протягом 0,1 - 0,5 с після подачі команди на осадку процес опади проводять без виключення зварювального трансформатора, тобто при протіканні через зварювані труби струму.