Состояние металла в сварочной зоне

В момент сварки металл, в сварочной зоне, может находиться в жидком или твердом состоянии. Для осуществления сварки при твердом состоянии металла, несмотря на размягчение его нагревом, требуется приложение внешнего (осадочного) давления. При жидком состоянии металла можно получить сварное соединение без приложения осадочного давления, только за счет слияния объемов жидкого металла заготовок.

Указанные признаки позволяют разделить все способы сварки на две большие группы: сварка плавлением и сварка давлением.

Сварка плавлением -сварка, осуществляемая оплавлением сопрягаемых поверхностей без приложения внешней силы; обычно, но необязательно, добавляется расплавленный присадочный металл.

Сварка плавлением требует высокой температуры нагрева заготовок (до появления жидкого металла в сварочной ванне), следовательно, в зоне сварки протекают металлургические процессы (появление расплава, кристаллизация расплава, окисление металла шва). Поэтому при сварке плавлением возможны металлургические дефекты (внутрикристаллитная и зональная ликвация; холодные и горячие напряжения и трещины; пористость сварного шва и наличие в нем посторонних включений …). Тем не менее, сварка плавлением имеет широкое распространение, так как не требует дорогостоящего оборудования; имеет высокую технологическую гибкость и зачастую может выполняться в полевых условиях.

Сварка давлением - сварка осуществляемая приложением внешней силы и сопровождаемая пластическим деформированием сопрягаемых поверхностей, обычно без присадочного металла.Сопрягаемые поверхности можно нагревать, чтобы облегчить получение соединения.

Сварка давлением выполняется при более низкой температуре нагрева заготовок (снижается вероятность металлургических дефектов); требует меньших энергетических затрат. Однако, сварка давлением требует: применения сложного технологического оборудования, обеспечивающего большие усилия сжатия свариваемых заготовок; предварительной подготовки кромок свариваемых заготовок (наличие чистых поверхностей).

К особым процессам сварки давлением можно отнести сварку в состоянии сверхпластичности свариваемого материала с реализацией процесса сверхпластической деформации (СПД). Сварка в условиях СПД осуществляется при минимальных энергетических затратах, так как происходит образование ультамелкозернистой (УМЗ), или в современном звучании наноструктуры, что значительно облегчает получение надёжного сварного соединения. Поскольку процесс возникновения УМЗ- структуры в режиме СПД требует определённых температурного – деформационных условий (изотермическое состояние и постоянство скорости протекания процессов в очаге деформации), способ сварки при СПД и, родственный ему процесс сварки трением, пока только начинают находить широкое практическое применение. Эффект «сверхпластичности» металлических материалов, открытый выдающимся российским учёным советского периода А.А. Бочваром, находит, в процессах реализации СПД, своё практическое применение при широком разнообразии способов сварки, в холодном, без расплавления основного материала, состоянии (диффузионной, трением, давлением и др.), являясь, уже около 90лет, их теоретической основой.

Но, к сожалению, как это часто встречается вмировой практике, открытия российских, в том числе, советских учёных долгое время находятся в неизвестности для научной общественности, либо, об их существовании, как правило, просто замалчивается. Однако, в этом смысле, открытию А.А. Бочваром эффекта «сверхпластического состояния» материалов повезло гораздо больше. Мировым сообществом признан и принят в обращение термин «сверхпластичность» и в оригинальных зарубежных изданиях и публикациях довольно часто встречается иностранная вариация этого термина в виде «superplastic», «superplasticity»и др.

В недавнее советское время одним из известных активных последователей и продолжателей изучения и практического внедрения методов обработки металлов в условиях сверхпластичности являлсяО.А. Кайбышев, в своё время возглавлявший ЦКБ «Тантал» (г. Уфа) и Институт сверхпластичности, к сожалению, совсем недавно (в 2017 г.) ушедший от нас.

Авторы настоящего издания не ставили своей задачей подробно освящать особенности сварочных процессов, в основе которых заложена реализация эффекта СПД, тем не менее, считают своим долгом упомянуть об этом интересном ипока ещё недостаточно изученном явлении. В том числе, чтобы предоставить возможность, в случае возникновения более глубокого интереса у читателей, обратиться к этой тематике самостоятельно.

Вид энергии активации

По используемой энергии все способы сварки можно разделить на сварку: механическую; химическую; электрическую; электромеханическую; химико-механическую; аккумулированной энергией.

Для получения сварного соединения, механическая сварка требует осуществления пластической деформации кромок свариваемых заготовок. Химическая сварка характеризуется нагревом металла заготовок до появления расплава в зоне сварки посредством превращения химической энергии в теплоту. Электрическая сварка основана на превращении электрической энергии в теплоту. Это превращение может происходить различными способами: выделением тепла при прохождении электрического тока через шлак; использованием электрической дуги; индуцированием тока высокой частоты. Лучевая сварка основана на превращении энергии луча света или электронного луча в теплоту (использование лазерного луча или энергии пучка электронов). Электромеханическая сварка основана на нагреве металла заготовок методом электросопротивления и последующим пластическим деформированием нагретого металла. При химико-механической сварке металл заготовок нагревается путем превращения химической энергии в тепловую с последующим пластическим деформированием металла.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: