Основни принципи на заваряване

Заварката може да бъде определена като коалесност на металите, произведени чрез нагряване до подходяща температура със или без прилагане на налягане и със или без използване на материал за пълнене.

При заваряване на фюжън източникът на топлина генерира достатъчна топлина, за да създаде и поддържа разтопен басейн с метален с необходимия размер. Топлината може да се доставя чрез електричество или от газов пламък. Заваряването с електрическо съпротивление може да се счита за заваряване на сливане, тъй като се образува някакъв разтопен метал.

Процесите на твърда фаза произвеждат заварки, без да стопят основния материал и без добавяне на метален пълнител. Налягането винаги се използва и обикновено се осигурява някаква топлина. Трийфонната топлина е разработена при ултразвуково и триене, а отоплението на пещ обикновено се използва при дифузионна връзка.

Електрическата дъга, използвана при заваряване, е висококачествен, ниско напрежение, обикновено в диапазона 10–2 000 ампера при 10–50 волта. Арк колоната е сложна, но, общо казано, се състои от катод, който излъчва електрони, газова плазма за текуща проводимост и анодна област, която става сравнително по -гореща от катода поради бомбардирането на електрон. Обикновено се използва дъга с директен ток (постоянен ток), но могат да се използват променливи ток (AC) дъги.

Общият вход на енергия във всички процеси на заваряване надвишава това, което е необходимо за производство на фуга, тъй като не цялата генерирана топлина може да бъде ефективно използвана. Ефективността варира от 60 до 90 процента, в зависимост от процеса; Някои специални процеси се отклоняват широко от тази фигура. Топлината се губи чрез проводимост през основния метал и чрез радиация до околностите.

Повечето метали, когато се нагряват, реагират с атмосферата или други близки метали. Тези реакции могат да бъдат изключително пагубни за свойствата на заварена фуга. Повечето метали, например, бързо се окисляват, когато се разтопят. Слой оксид може да предотврати правилното свързване на метала. Разтопените метални капчици, покрити с оксид, се привличат в заварката и правят фугата крехка. Някои ценни материали, добавени за специфични свойства, реагират толкова бързо при излагане на въздуха, че отложен метал няма същия състав, както първоначално. Тези проблеми доведоха до използването на потоци и инертни атмосфери.

При заваряване на сливане потокът има защитна роля за улесняване на контролирана реакция на метала и след това предотвратяване на окисляване чрез образуване на одеяло върху разтопения материал. Потоците могат да бъдат активни и да помагат в процеса или неактивните и просто да защитят повърхностите по време на присъединяването.

Инертните атмосфери играят защитна роля, подобна на тази на потоците. В белязано с газ метал-дъга и газово-екранирано волфрамово-дъгово заваряване на инертен газ-обикновено аргон-потоци от анула, заобикалящ факела в непрекъснат поток, измествайки въздуха от дъгата. Газът не реагира химически с метала, а просто го предпазва от контакт с кислорода във въздуха.

Металургията на свързването на метали е важна за функционалните възможности на ставата. Arc Weld илюстрира всички основни характеристики на съединението. Три зони са резултат от преминаването на заваръчна дъга: (1) заваръчният метал или зоната на синтез, (2) зоната, засегната от топлина, и (3) незасегнатата зона. Заваръчният метал е онази част от съединението, която е разтопена по време на заваряване. Засечената от топлина зона е област, съседна на заваръчния метал, който не е заварен, но е претърпял промяна в микроструктурата или механичните свойства поради топлината на заваряване. Заселеният материал е този, който не се нагрява достатъчно, за да промени свойствата му.

Съставът на заваръчния метал и условията, при които той замръзва (затвърждава) значително влияят върху способността на съвместната да отговаря на изискванията за обслужване. В дъговата заваряване заваръчният метал съдържа материал за пълнене плюс основния метал, който се е разтопил. След преминаването на дъгата се появява бързо охлаждане на заваръчния метал. Едно проходната заварка разполага с отливаща конструкция с колонни зърна, простираща се от ръба на разтопения басейн до центъра на заварката. При многократно заваряване тази отлична конструкция може да бъде модифицирана, в зависимост от конкретния метал, който се заварява.

Основният метал в съседство с заварката или засегнатата от топлина зона се подлага на диапазон от температурни цикли и промяната в структурата е пряко свързана с пиковата температура във всяка дадена точка, времето на експозиция и скоростта на охлаждане. Видовете основен метал са твърде много, за да се обсъждат тук, но те могат да бъдат групирани в три класа: (1) материали, незасегнати от топлина за заваряване, (2) материали, втвърдени от структурна промяна, (3) материали, втвърдени от процесите на валежи.

Заваряването произвежда напрежения в материалите. Тези сили се индуцират от свиване на заваръчния метал и чрез разширяване и след това свиване на засегнатата от топлина зона. Потомният метал налага ограничаване на горното и тъй като преобладава свиването, заваръчният метал не може да се свива свободно и в съединението се изгражда напрежение. Това обикновено е известно като остатъчен стрес и за някои критични приложения трябва да бъде отстранено чрез топлинна обработка на цялото производство. Остатъчното напрежение е неизбежно във всички заварени конструкции и ако не се контролира, ще се извърши контролирано поклонение или изкривяване на заваряването. Контролът се упражнява чрез техника на заваряване, джиги и тела, процедури за производство и окончателна топлинна обработка.