Асноўныя прынцыпы зваркі

Зварны шво можна вызначыць як зліццё металаў, атрыманае шляхам награвання да адпаведнай тэмпературы з прымяненнем ціску ці без яго, а таксама з выкарыстаннем напаўняльніка або без яго.

Пры зварцы плаўленнем крыніца цяпла вылучае дастатковую колькасць цяпла для стварэння і падтрымання расплаўленага металу неабходнага памеру. Цяпло можа забяспечвацца электрычнасцю або газавым полымем. Электрычную супрацівную зварку можна лічыць зваркай плаўленнем, таму што ўтвараецца расплаўлены метал.

---

Цвёрдафазныя працэсы вырабляюць зварныя швы без расплаўлення асноўнага матэрыялу і без дадання прысадачнага металу. Заўсёды выкарыстоўваецца ціск і, як правіла, забяспечваецца некаторы колькасць цяпла. Цяпло трэння выпрацоўваецца ў ультрагукавым і фрыкцыйным злучэнні, а печны нагрэў звычайна выкарыстоўваецца пры дыфузійным злучэнні.

Электрычная дуга, якая выкарыстоўваецца пры зварцы, - гэта разрад моцнага току нізкага напружання, звычайна ў дыяпазоне 10-2000 ампер пры напрузе 10-50 вольт. Слуп дугі складаны, але, у агульных рысах, складаецца з катода, які выпраменьвае электроны, газавай плазмы для правядзення току і вобласці анода, якая становіцца параўнальна гарачэй, чым катод з-за электроннага бамбардзіроўкі. Звычайна выкарыстоўваецца дуга пастаяннага току (DC), але можна выкарыстоўваць дугі пераменнага току (AC).

Агульны ўклад энергіі ва ўсіх працэсах зваркі перавышае энергію, неабходную для вырабу злучэння, таму што не ўсё вылучанае цяпло можа быць эфектыўна выкарыстана. Эфектыўнасць вар'іруецца ад 60 да 90 працэнтаў у залежнасці ад працэсу; некаторыя спецыяльныя працэсы значна адхіляюцца ад гэтай лічбы. Цяпло губляецца праз праводнасць праз асноўны метал і выпраменьванне ў наваколле.

Большасць металаў пры награванні ўступаюць у рэакцыю з атмасферай або іншымі бліжэйшымі металамі. Гэтыя рэакцыі могуць быць надзвычай шкоднымі для ўласцівасцяў зварнога злучэння. Большасць металаў, напрыклад, хутка акісляюцца пры расплаўленні. Пласт аксіду можа перашкодзіць належнаму склейванню металу. Кроплі расплаўленага металу, пакрытыя аксідам, трапляюць у зварны шво і робяць злучэнне далікатным. Некаторыя каштоўныя матэрыялы, дададзеныя для спецыяльных уласцівасцяў, так хутка рэагуюць на ўздзеянне паветра, што асаджаны метал не мае таго ж складу, што быў першапачаткова. Гэтыя праблемы прывялі да выкарыстання патокаў і інэртных атмасфер.

Пры зварцы плаўленнем флюс выконвае ахоўную ролю, спрыяючы кантраляванай рэакцыі металу, а затым прадухіляючы акісленне, утвараючы коўдру на расплаўленым матэрыяле. Флюсы могуць быць актыўнымі і дапамагаць у працэсе або неактыўнымі і проста абараняць паверхні падчас злучэння.

Інэртныя атмасферы выконваюць ахоўную ролю, аналагічную ролі патокаў. Пры дугавой зварцы металу ў абароненым газе і вальфраму ў абароненым газе інэртны газ - звычайна аргон - выцякае з кальцавога прасторы, навакольнага факел, бесперапынным патокам, выцясняючы паветра вакол дугі. Газ не ўступае ў хімічную рэакцыю з металам, а проста абараняе яго ад кантакту з кіслародам у паветры.

Металургія злучэння металаў важная для функцыянальных магчымасцей злучэння. Дугавая зварка паказвае ўсе асноўныя асаблівасці злучэння. У выніку праходжання зварачнай дугі ўзнікаюць тры зоны: (1) метал шва, або зона расплаўлення, (2) зона тэрмічнага ўздзеяння і (3) зона без ўздзеяння. Метал шва - гэта тая частка злучэння, якая была расплаўлена падчас зваркі. Зона тэрмічнага ўздзеяння - гэта вобласць, прылеглая да металу шва, якая не была зварана, але зведала змены ў мікраструктуры або механічных уласцівасцях з-за цеплыні зваркі. Матэрыял, які не пацярпеў, - гэта матэрыял, які не быў нагрэты настолькі, каб змяніць яго ўласцівасці.

Склад зварнога металу і ўмовы, пры якіх ён замярзае (цвярдзее), істотна ўплываюць на здольнасць злучэння адпавядаць патрабаванням эксплуатацыі. Пры дуговой зварцы метал зварнога шва складаецца з прысадачнага матэрыялу і асноўнага металу, які расплавіўся. Пасля праходжання дугі адбываецца хуткае астуджэнне зварнога металу. Зварны шво ў адзін праход мае літую структуру са слупковымі зернямі, якія працягваюцца ад краю ванны расплаўленага шва да цэнтра зварнога шва. У шматпраходнай зварцы гэтая літая структура можа быць зменена ў залежнасці ад канкрэтнага металу, які зварваецца.

Асноўны метал, які знаходзіцца побач са зварным швом, або зона тэрмічнага ўздзеяння, падвяргаецца дыяпазону тэмпературных цыклаў, і змяненне яго структуры наўпрост залежыць ад пікавай тэмпературы ў любой кропцы, часу ўздзеяння і хуткасці астуджэння. Тыпаў асноўных металаў занадта шмат, каб абмяркоўваць тут, але іх можна згрупаваць у тры класы: (1) матэрыялы, на якія не ўплывае цяпло зваркі, (2) матэрыялы, загартаваныя структурнымі зменамі, (3) матэрыялы, загартаваныя працэсамі ападкаў.

Зварка стварае напружанне ў матэрыялах. Гэтыя сілы выклікаюцца сцісканнем металу шва і пашырэннем, а затым сцісканнем зоны тэрмічнага ўздзеяння. Ненагрэты метал накладвае абмежаванне на вышэйпералічанае, і, паколькі сцісканне пераважае, метал шва не можа свабодна сціскацца, і ў суставе ствараецца напружанне. Гэта, як правіла, вядома як рэшткавае напружанне, і для некаторых крытычных прымянення павінна быць ліквідавана тэрмічнай апрацоўкай усяго вырабу. Рэшткавае напружанне непазбежна ва ўсіх зварных канструкцыях, і, калі яно не кантралюецца, адбудзецца скрыўленне або дэфармацыя зварнога вырабу. Кантроль ажыццяўляецца тэхнікай зваркі, прыстасаваннямі і прыстасаваннямі, працэдурамі вырабу і канчатковай тэрмічнай апрацоўкай.