Физические процессы, протекающие при точечной, шовной и рельефной сварке

Физические процессы в зависимости от их роли в формировании соединения условно разделяют на нижеследующие.

Основные:

• • нагрев и кристаллизация металла;
• • пластическая деформация;
• • удаление поверхностных пленок непосредственно при сварке в результате электромагнитного перемешивания расплавленного металла.

Сопутствующие:

• • тепловое расширение металла;
• • воздействие термодеформационного цикла на свойства сварных соединений;
• • образование остаточных напряжений;
• • массоперенос в контакте электрод—деталь.

На основании многолетнего практического опыта и теоретических представлений предложены различные циклограммы сварки, обеспечивающие получение качественных сварных соединений различных конструкционных материалов. Однако все они имеют общую основу, поэтому для объяснения взаимосвязи основных и сопутствующих процессов целесообразно рассмотреть один из типовых электротермодеформационных циклов сварки (см. рис. 2.1).

На первом этапе сопутствующие процессы вследствие относительно малой деформации и низкой температуры зоны сварки нс получают большого развития. При появлении на втором этапе расплавленного ядра резко возрастает тепловое расширение металла, появляется опасность выплеска, вследствие теплопроводности отмечается нагрев околошовной зоны, изменение исходной структуры металла, массоперенос в контакте электрод—деталь. На третьем этапе при охлаждении металла происходит кристаллизация металла ядра, образование литой структуры и значительных остаточных напряжений, продолжается теплопередача в околошовную зону и изменение структуры металла в этой части соединения. На степень развития сопутствующих процессов и изменения первоначальных свойств металла можно достаточно эффективно влиять, например, за счет уменьшения скорости нагрева (роста сварочного тока), изменения продолжительности импульса сварочного тока и увеличения усилия на стадии охлаждения.

Высокое качество сварки и максимальная производительность процесса для требуемой толщины, формы и материала изделий определяется правильностью выбранного режима сварки.

Режим сварки — совокупность электрических, механических и временных параметров технологического процесса, обеспечиваемых сварочным оборудованием для получения качественного соединения.

Качество соединений во многом зависит и от других составляющих технологического процесса: формы электродов, качества сборки и подготовки поверхности, техники сварки, характеристик сварочного оборудования, системы контроля и других конструктивно-технологических факторов, которые более подробно рассмотрены в последующих разделах.