» » » Формування та кристалізація зварювальної ванни

Формування та кристалізація зварювальної ванни

Формування зварювальної ванни відбувається під дією сили тяжіння розплавленого металу Ри, тиску джерела теплоти (наприклад, тиску дуги) Рд і сил поверхневого натягу Рп, що діють на поверхні металу. Характер дії цих сил залежить від положення зварювання.

При зварюванні в нижньому положенні при наскрізному проплавления рідка ванна утримується на вазі силами поверхневого натягу Рп, які врівноважують тиск, який чиниться на ванну джерелом теплоти Рд, і силу тяжіння (вага) рідкого металу Рм: Рд + Рм = Рп.

Формування та кристалізація зварювальної ванни

Мал. 1. Схема сил, що діють в зварювальної ванні, і формування шва в різних просторових положеннях:
а - нижнє положення, б - вертикальне, в - горизонтальне, г - стельове; УСВ -напрям зварювання

В умовах рухається зварювальної ванни (вчасно зварювання) виникають додаткові гідродинамічні сили, викликані переміщенням розплавленого металу в хвостову частину ванни.

У випадках, коли сили поверхневого натягу не можуть зрівноважити руйнують сили, необхідно застосовувати спеціальні заходи - обмежувати обсяг зварювальної ванни, застосовувати зварювання на підкладках, використовувати утримують пристосування. Утримання ванни від стікання має особливо важливе значення при зварюванні у вертикальному і стельовому положеннях. При зварюванні у вертикальному положенні процес можна вести зверху вниз (на спуск) і від низу до верху (на підйом). В обох випадках сила тяжіння ванни натиснута вниз по поздовжній осі шва. При зварюванні на спуск утриманню ванни від стікання сприяє тиск дуги і сили поверхневого натягу. При зварюванні на підйом ванна утримується тільки силами поверхневого натягу. При зварюванні у вертикальному положенні для утримання ванни необхідно обмежувати теплову потужність і розміри ванни.

Виконання швів в стельовому положенні ускладнюється не тільки небезпекою стікання ванни. Виникає необхідність перенесення присадочного металу в ванну в напрямку, протилежному дії сили тяжіння. При зварюванні в стельовому положенні ванна утримується силами поверхневого натягу і тиском дуги. Для утримання ванни в стельовому положенні також необхідно обмежувати її обсяг.

Дуже несприятливі умови формування шва при виконанні горизонтальних швів на вертикальній площині. Розплавлений метал ванни натекает на нижню зварювану кромку, що призводить до формування несиметричного посилення шва, а також підрізів. При зварюванні горизонтальних, швів пред'являються жорсткі вимоги до скорочення розмірів зварювальної ванни.

Кристалізація металу зварювальної ванни. При зварюванні плавленням зварювальну ванну можна умовно розділити на дві ділянки: головний, де відбувається плавлення основного і додаткового металів, і хвостовій, де відбувається затвердіння розплавленого металу. Перехід металу зварювальної ванни з рідкого стану в тверде називають кристалізацією. Відмінні риси кристалізації зварювальної ванни:

1. Джерело тепла при зварюванні переміщається уздовж з'єднуються крайок, а разом з ним рухаються плавильний простір і зварювальний ванна. При дугового зварювання стовп дуги, розташований в головній частині ванни, надає механічну дію - тиск на поверхню розплавленого металу за рахунок удару заряджених частинок, тиску газів і дуття дуги. Тиск призводить до витіснення рідкого металу з-під підстави дуги і занурення стовпа дуги в товщу основного металу. Рідкий метал, витіснений з-під підстави дуги, у міру пересування дуги відкидається в хвостову частину зварювальної ванни. При видаленні дуги відведення тепла починає переважати над припливом і починається затвердіння - кристалізація зварювальної ванни. У процесі затвердіння по межі розплавлення утворюються загальні кристалітів, що і забезпечує монолітність з'єднання.

2. Малий обсяг зварювальної ванни, який залежить від виду і режиму зварювання і змінюється від 01 до 10 см3 тому тепловідвід в прилеглий холодний метал дуже великий, велика і швидкість кристалізації.

3. Значний перегрів розплавленого металу і його інтенсивне перемішування.

4. Кристалізація зварювальної ванни при зварюванні плавленням починається в основному від готових центрів кристалізації - частково оплавлених зерен основного металу. Метал шва, виконаного зварюванням плавленням, має стовпчасті будова, тому що складається з витягнутих (стовпчастих) кристаллитов, зростаючих при кристалізації в напрямку, протилежному тёплоотводу.



Схожі публікації по темі: