Основные реакции в зоне сварного шва.

Под воздействием теплоты электрической дуги происходит расплавление кромок изделия, электродного металла, покрытия, флюса. При этом образуется сварочная ванна расплавленного металла, окруженная относительно холодным металлом и покрытая слоем расплавленного шлака. Т.е. здесь имеется своеобразный металлургический процесс, характеризуемый:

1- высокой температурой; 2- небольшим объемом ванны расплавленного металла; 3- большими скоростями нагрева и охлаждения металла; 4- отводом теплоты в окружающий основной металл; 5- интенсивным взаимодействием расплавленного металла с газами и шлаками в зоне дуги.

Высокая температура разлагает азот N₂, кислород O₂; воду. При этом активно поглощается водород H. От высокой температуры выгорают примеси и меняется химический состав свариваемого металла. Большие скорости нагрева и охлаждения значительно ускоряют процесс кристаллизации, приводят к появлению закалочных напряжений и трещин.

Кислород, водород, внедряясь в металл, повышают его хрупкость. Азот является причиной старения металла, ухудшающего свойства. На рис.7.6 показаны шов и околошовные структуры металла.

На участке 1 происходит неполное расплавление.

На участке перегрева 2 механические свойства снижены из-за образования крупнозернистой игольчатой структуры. Это явление характерно для сталей с большим содержанием углерода и опасно для сталей, склонных к образованию закалочных структур.

Рис.7.6. Сварной шов и околошовные структуры.

На участке 3 металл имеет высокие механические свойства.

На участке 4 механические свойства понижены.

На участке 5 структурных изменений не происходит, если металл перед сваркой не подвергался обработке давлением (деформированию). В случае пластической деформации перед сваркой наблюдается восстановление прежней формы до обработки.

На участке 6 металл имеет пониженную пластичность и вязкость и склонен к образованию трещин.

На низкоуглеродистые стали сварка оказывает незначительное влияние. В других случаях правильным выбором режима и техники сварки, а также хорошей подготовкой разделки шва можно получить качественное соединение. Такая подготовка включает:

а) разделку кромок (угловой или фигурный профили сечения шва обеспечивают провар по всей толщине стенки);

б) чистота соединяемых поверхностей предотвращает появление пористости и шлаковых включений.

Сварочная проволока и электроды

Для заполнения разделки шва применяют либо плавящиеся электроды, либо в зону дуги вводят присадочный материал в виде прутка или проволоки. При РДС обычно применяют плавящиеся электроды в виде прутков или стержней с покрытием. В случае механизированной сварки используется проволока, намотанная на кассету.

Стальная проволока для электродов или сварочной проволоки изготавливается по ГОСТ 2246-70 и имеет диаметры 0,3; 0,5; 0,8...2,0; 3- 12 мм. Проволока диаметрами 1,6...12,0 идет на стержни электродов. Поверхность проволоки должна быть чистой, гладкой.

ГОСТ устанавливает 3 основные группы электродов: а) углеродистые с содержанием углерода до 0,12% для сварки низкоуглеродистых, среднелегированных и некоторых низко-легированнных сталей; б) легированные - для сварки низколегированных, конструкционных, теплостойких сталей; в) высоколегированные для сварки хромистых, хромоникелевых, нержавеющих и других специальных легированных сталей. С увеличением содержания легирующих элементов в основных металлах число марок электродов, применяемых для сварки, возрастает.

Примеры обозначений:

Св-08ХГ2С (С< 0,08%; Cr£ 1%; Mn£ 2%; Si £1%); УОНИИ- 13/55...УОНИИ-13/65 (цифра после черты означает s_вр в кГс/мм²); СМ-11; МР-3.

Буква А в конце марки обычно указывает на пониженное содержание вредных примесей.

При сварке меди и ее сплавов используют в качестве электродов проволоку из меди и ее сплавов.

Алюминий и его сплавы сваривают сварочной проволокой из алюминия и его сплавов.

По качеству электроды делятся на 3 группы.

Покрытие электрода должно быть однородным, плотным, без дефектов, сухим. Прочность проверяют при падении плашмя с высоты 0,5- 1 м. Влагостойкость - погружением в воду на 24 часа при Т= 15- 20°С.