Podstata svařovacího procesu | Svařování kovů

Svařování je proces získávání trvalých spojení vytvořením meziatomových vazeb mezi spojovanými částmi, když jsou zahřáté a (nebo) plasticky deformovány (GOST 2601-84).

Definice svařování se vztahuje na kovy, nekovové materiály (plasty, sklo atd.) a jejich kombinace.

Obrázek – Proces svařování

Aktivační energie

K vytvoření trvalého spojení nestačí pouhý kontakt dílů s očištěnými plochami. Meziatomové vazby mohou být vytvořeny mezi částmi (částmi) pouze tehdy, když spojené atomy přijímají energii zvenčí. V důsledku vynaložené energie dostanou atomy odpovídající posunutí (pohyb), což jim umožní zaujmout stabilní polohu v obecné atomové mřížce, to znamená dosáhnout rovnováhy mezi přitažlivými a odpudivými silami. Energie zvenčí se nazývá aktivační energie. Při svařování se zavádí ohřevem (tepelná aktivace) nebo plastickou deformací (mechanická aktivace).

Styk svařovaných dílů a využití aktivační energie při svařování jsou nezbytnými podmínkami pro vznik trvalých svarových spojů z homogenních dílů. Tyto podmínky se kombinují při provádění procesu svařování.

Na základě použitého typu aktivace v okamžiku vzniku meziatomových vazeb v nerozebíratelném spoji se rozlišují dva typy svařování: tavné svařování a tlakové svařování.

Rýže. 1. Spojování dílů tavným svařováním:

1 – před svařováním, b – po svařování; 1, 3 – svařované díly, 2 – natavené okraje, 4 – svařovaný šev

Podstata tavného svařování

Podstata tavného svařování (obr. 1) spočívá v tom, že tekutý kov jedné natavené hrany, vzniklý ohřevem vnějším zdrojem, se samovolně spojí (do určité míry smísí) s tekutým kovem druhé natavené hrany, čímž vznikne celkový objem tekutého kovu, který se nazývá svarová lázeň. Po ochlazení kovu svarové lázně se získá svarový kov. Svarový kov lze vytvořit pouze přetavením kovu podél okrajů nebo přidáním přídavného přídavného kovu do svarové lázně.

Zdroji lokálního ohřevu při tavném svařování mohou být elektrický oblouk, pánevní plamen, chemická reakce s uvolňováním tepla, roztavená struska, energie elektronového záření, plazma, energie laserového záření.

Vytváření meziatomových vazeb na okrajích spojovaných dílů při tavném svařování je dosaženo tím, že kov podél okrajů (každý samostatně) je nejprve roztaven a poté jsou nově roztavené okraje smáčeny a naplněny roztaveným kovem z svarová lázeň.

Fusion zóna

Zóna v blízkosti hranice roztaveného okraje svařovaného dílu a švu se nazývá zóna tavení. Obsahuje především vytvořené meziatomové vazby. V průřezu svarového spoje se měří v mikrometrech, ale jeho role v pevnosti kovu je velmi velká.

Rýže. 2. Spojování dílů tlakovým svařováním bez vnějšího ohřevu:

a – díly před svařováním, b – po svařování (makrostruktura hliníkové směsi), c – optimální poměr mezi teplotou ohřevu a tlakem pro železo

Podstata tlakového svařování

Podstatou tlakového svařování (obr. 2) je plastická deformace kovu podél okrajů svařovaných dílů. Plastická deformace podél okrajů svařovaných dílů je dosažena statickým nebo rázovým zatížením. Pro urychlení výroby plasticky deformovaného stavu kovu podél okrajů svařovaných dílů se obvykle provádí tlakové svařování s lokálním ohřevem. V důsledku plastické deformace je kov podél okrajů vystaven vzájemnému tření, což urychluje proces vytváření meziatomových vazeb mezi spojenými částmi. Zóna, kde se při tlakovém svařování vytvářejí meziatomové vazby spojovaných dílů, se nazývá spojovací zóna.

Zdrojem tepla při tlakovém svařování s ohřevem je: pec, elektrický proud, chemická reakce, indukční proud, rotující elektrický oblouk atd.

Charakter procesu tlakového svařování s ohřevem může být odlišný. Například u bleskového svařování na tupo jsou svařované hrany nejprve roztaveny a poté plasticky deformovány. V tomto případě je část plasticky deformovaného kovu spolu s některými nečistotami vytlačena a tvoří otřepy.

Rozložení deformací po průřezu svarového spoje v zóně svařování je nerovnoměrné (obr. 2, b), v důsledku čehož kovové částice kloužou v zóně spoje. To vše vede ke zvýšení mechanických vlastností svarových spojů. Optimální vztah mezi teplotou ohřevu a tlakem pro železo je uveden na Obr. 2, c.