§ 1. ОБРАЗОВАНИЕ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Точечная, рельефная и шовная сварка. При этих способах сварки условия образования сварных соединений аналогичны и состоят из четырех этапов.

На первом подготовительном этапе (сжатие) свариваемые поверх­ности входят в соприкосновение при определенном усилии. Проис­ходят деформация микронеровностей в местах контакта и частичное разрушение оксидных пленок. Уменьшаются и стабилизируются контактные сопротивления. Соединение подготовляется к включе­нию сварочного тока.

Второй этап начинается с момента включения сварочного тока и заканчивается началом расплавления литого ядра. Во время этого этапа металл нагревается и расширяется в месте соединения. С на­гревом металла развиваются пластические деформации, под влия­нием которых металл вытесняется в зазор и образуется поясок, уплотняющий ядро.

Третий этап начинается с возникновения расплавленной зоны и ее > величения до номинального диаметра литого ядра d„. ном. На этом этапе происходит дробпение и разрушение оксидных пле­нок, которые замешиваются в расплавленном металле ядра. Дей­ствие электродинамических сил способствует этому процессу и при­водит к интенсивному перемешиванию жидкого металла и выравни­ванию состава ядра при сварке разнородных металлов. При таком -перемешивании нерастворимые частицы оксидных пленок и за­грязнений концентрируются на периферии расплавленного ме­талла.

Четвертый этап начинается с момента выключения тока. Во время этого этапа происходят-охлаждение и кристаллизация металла и проковка зоны сварки.

Качество сварных соединений зависит от продолжительности, формы и величины импульсов сварочного тока, а также от размеров и скорости нарастания сжимающего усилия.

В результате термомеханических процессов в зоне сварки проте­кают сопутствующие процессы: появляются остаточные напряже­ния и деформации, происходят структурные изменения в околошов - ной зоне, изменяется объем металла при нагреве и охлаждении, окисляются и взаимодействуют металлы в контакте электрод— деталь и др.

Стыковая сварка. При двух основных разновидностях стыковой сварки — сопротивлением и оплавлением — сварные соединения об­разуются по-разному.

Ч_

При стыковой сварье сопротивлением на первом подготовитель­ном этапе детали входят в соприкосновение при существенном усилии.

Па втором этане включают ток и торцовые поверхности соеди­нения нагревают до (0,Ь^-0,9) Г11Л основного металла. Прилегаю­щие зоны металла прогреваются на определенную глубину, н про­исходит совместная пластическая деформация. При таком способе сварки во Бремя пластической деформации происходит частичное выдавливание оксидов с торцовой поверхности.

Термическая активация атомов в этот момент способствует обра­зованию активных центров взаимодействия н окончательному фор­мированию сварного соединения в твердой фазе.

Значительное влияние на образование сварного соединения оказывают оксидные пленки на торцовой поверхности. Во время нагрева воздух почти беспрепятственно проникает к нагретым тор­цовым поверхностям, окисляя их и препятствуя образованию меж­атомных связей. Применяемая защита места сварки при некоторых разновидностях этого способа замедляет процессы окисления. При стыковой сварке сопротивлением в месте соединения обычно остается часть оксидов, которые и ухудшают качество соединения.

Стыковая сварка способом оплавлення технологически делится на стыковую сварку непрерывным оплавлением и оплавлением с подогревом.

На первом этапе происходит соприкосновение торцовых поверх­ностей под небольшим усилием, достаточным только для электри­ческого контакта. Второй этап — нагрев и оплавление зоны сварки. Между торцами возникают контакты вначале в твердом состоянии, затем в виде перемычек расплавленного металла, которые периоди­чески разрушаются. Температура торцов при нагреве оплавлением близка к температуре плавления. Детали больших сечений перед этим этапом предварительно подогревают кратковременным замы­канием торцов или токами высокой частоты (ТВЧ) через торцовый индуктор. На третьем этапе производится осадка. При быстром сближении торцов пленки расплавленного металла, покрывающие торны, объединяются в общую жидкую прослойку и образуются общие связи в жидкой фазе. При дальнейшей осадке н пластической деформации жидкий металл выдавливается нз зазора и соединен» е окончательно формируется уже в твердой фазе. Часть расплавлен­ного металла может остаться невыдавлепной и в этом месте сварное соединение образуется в результате совместной кристаллизации. При сварке оплавлением удалить оксидные пленки значительно легче. Большинство из них находится на поверхности расплавлен­ного металла, покрывающего торцы деталей, и легко удаляется при осадке вместе с расплавленным металлом.

Качество сварного соединения зависит от степени пластической деформации, которая характеризуется коэффициентом площадпі

^пл = SJS,,,

где Su и — начальное и конечное сечения стыка.

И

При стыковой сварке сопротивлением соединение необходимого качества можно получить при /?пя >4, а при сварке оплавлением — при Л1М < 2. Нагрев с большим градиентом распределения темпе­ратуры существенно облегчает удаление оксидов из зоны сварки.

В стыковом соединении при сварке оплавлением отсутствуют включения оксидов и оно получается высокого качества. Качество стыковых сварных соединений зависит от динамики осадки, изме­нения скорости оплавления в период нагрева, момента вы­ключения тока.