Основні принципи зварювання

Зв зварювання можна визначити як злиття металів, що утворюються шляхом нагрівання до відповідної температури з чинним тиском або без використання матеріалу наповнювача або без нього.

У зварюванні злиття джерело тепла генерує достатню кількість тепла для створення та підтримки розплавленого басейну металу необхідного розміру. Тепло може постачатися електроенергією або газовим полум'ям. Зварювання електричного стійкості може вважатися зварюванням злиття, оскільки утворюється деякий розплавлений метал.

Суцільні фазові процеси виробляють зварні шви без плавлення основного матеріалу і без додавання металу наповнювача. Тиск завжди використовується, і, як правило, надається деяке тепло. Тепляче тепло розробляється при ультразвуковому та тертяному з’єднанні, а нагрівання печі зазвичай використовується при дифузійному скріпленні.

Електрична дуга, що використовується при зварюванні,-це високогранна, низька напруга, як правило, в діапазоні 10–2000 амперів на 10–50 вольт. Стовпчик ARC є складним, але, широко кажучи, складається з катода, який випромінює електрони, газову плазму для провідності струму та анодну область, яка стає порівняно гарячішою, ніж катод через бомбардування електронів. Зазвичай використовується дуга постійного струму (постійного струму), але можна використовувати дуги змінного струму (AC).

Загальний вхід енергії у всіх зварювальних процесах перевищує те, що потрібно для отримання суглоба, оскільки не все, що утворюється тепло, може бути ефективно використане. Ефективність коливається від 60 до 90 відсотків, залежно від процесу; Деякі спеціальні процеси широко відхиляються від цієї фігури. Тепло втрачається шляхом провідності через основне метал і випромінюванням до оточення.

Більшість металів, при нагріванні, реагують на атмосферу або інші сусідні метали. Ці реакції можуть бути надзвичайно згубними до властивостей зварного суглоба. Наприклад, більшість металів швидко окислюються при розплавленні. Шар оксиду може запобігти належному зв’язку металу. Розплавчасті метальні краплі, покриті оксидом, потрапляють у зварювання і роблять суглоб крихким. Деякі цінні матеріали, додані для конкретних властивостей, так швидко реагують на вплив повітря, що металевий осаджений не має такого ж композиції, як і спочатку. Ці проблеми призвели до використання потоків та інертної атмосфери.

У зваренні злиття потоки відіграють захисну роль у полегшенні контрольованої реакції металу, а потім запобігання окисленню, утворюючи ковдру над розплавленим матеріалом. Потіки можуть бути активними та допомагати в процесі чи неактивності та просто захищати поверхні під час з'єднання.

Інертні атмосфери відіграють захисну роль, подібну до ролі потоків. У газовій дузі з металевою дугою та газовим вольфрамовим зварюванням інертного газу-як правило, аргоном-переливається з кільця, що оточує факел у безперервному потоці, витісняючи повітря з навколо дуги. Газ не хімічно реагує з металом, а просто захищає його від контакту з киснем у повітрі.

Металургія з'єднання металу важлива для функціональних можливостей суглоба. Дугове зварювання ілюструє всі основні особливості суглоба. Три зони є результатом проходження зварювальної дуги: (1) метал зварного шва або зони синтезу, (2) зону, що постраждала від тепла, та (3) незахищена зона. Метал зварювання - це та частина стику, яка була розплавлена ​​під час зварювання. Зона, що впливає на тепло,-це область, що прилягає до металу зварювання, який не був зварений, але зазнав зміни мікроструктури або механічних властивостей через тепло зварювання. Не вражений матеріал полягає в тому, що не нагрівався достатньо, щоб змінити його властивості.

Склад зварного металу та умови, за яких він замерзає (затверджується) суттєво впливає на здатність спільного відповідати вимогам обслуговування. У дуговому зварюванні метал зварювання включає матеріал наповнювача плюс основний метал, який розплавився. Після проходження дуги відбувається швидке охолодження металу зварювання. В одному прохідному зварному швах є литня структура з стовпчастими зернами, що простягаються від краю розплавленого басейну до центру зварного шва. У багаторазовому зварні ця литна структура може бути модифікована, залежно від конкретного металу, який зварений.

Основний метал, що прилягає до зварного шва, або заподібненої тепловою зоною, піддається діапазону температурних циклів, і його зміна структури безпосередньо пов'язана з піковою температурою в будь-якій точці, час опромінення та швидкості охолодження. Типи базового металу занадто численні, щоб обговорити тут, але їх можна згрупувати у три класи: (1) матеріали, які не впливають на зварювання тепла, (2) матеріали, затверділи структурними змінами, (3) матеріали, що затвердіють процесами опадів.

Зварювання виробляє напруги в матеріалах. Ці сили індукуються скороченням металу зварювання та розширенням, а потім скороченням зони, що постраждала від тепла. Неігромний метал накладає стриманість на вищезазначене, і як переважає скорочення, метал зварного шва не може вільно стискатися, і в суглобі накопичується напруга. Це, як правило, відоме як залишковий стрес, і для деяких критичних застосувань необхідно видалити тепловою обробкою всього виготовлення. Залишкова напруга неминуча у всіх зварних структурах, і якщо воно не буде контрольоване поклоном або спотворенням зварювання. Контроль здійснюється методом зварювання, джигами та світильниками, процедур виготовлення та остаточної термічної обробки.