1 (Конспект лекций (Свариваемость металлов и сплавов))

Занятие 1 – лекция №1. Введение. Понятие свариваемости.

Трудоемкость _2__ часов.

Роль технологии в создании изделия, где требуется сварка и пайка:

- На основе анализа изделия сформулировать технические требования к качеству соединений (прочность, коррозийная стойкость, декоративность, отсутствие дефектов, перекосов, раковин, прожогов и т.д.).

- Оценить свариваемость выбранного металла.

- Выбрать рациональный способ получения не разъёмных соединений.

- Разработать последовательность операций сборки, сварки, или других способов соединения.

- Оценить качество соединений и изделия в целом.

Введение

Роль технологии в создании изделия, где требуется сварка и пайка.

1. На основе анализа изделия сформулировать технические требования к качеству соединений (прочность, коррозийная стойкость, декоративность, отсутствие перекосов, раковин, прожогов и т.д.).

2. Оценить свариваемость выбранного металла.

3. Выбрать рациональный способ получения не разъёмных соединений.

4. Разработать последовательность операций сборки, сварки, или других способов соединения.

5. Оценить качество соединений и изделия в целом.

1 Понятие свариваемости.

Одним из важнейших свойств металлов является их свариваемость, т.е. способность образовывать сварное, неразъёмное соединение в результате установления прочных межатомных связей.

К неразъёмным соединениям предъявляются определённые требования по прочности, герметичности, коррозийной стойкости и т.п. В связи с этим свариваемость рассматривают, как способность металла образовывать неразъемное соединение с заданными свойствами.

Конечные свойства полученных соединений зависят от теплового воздействия на свариваемый металл (т.е. способа сварки или пайки, режимов сварки и т.п.). Процесс теплового воздействия вызывает в металле фазовые и структурные превращения. Конечные свойства соединений зависят так же от воздействия жидкого металла сварной ванны с окружающими его газами и шлаками (окисление, раскисление, поглощение и выделение газов), от условий кристаллизации жидкой ванны при охлаждении, от формирования остаточных напряжений и других факторов. Условия протекания этих процессов могут существенно изменятся в зависимости от принятой технологии: свойств источника теплоты; средств защиты металла ванны от окружающей атмосферы; режимов сварки и связанных с ними условий нагрева и охлаждения металла. Изменяя эти технологические факторы процесса сварки можно изменять свойства металла и сварного соединения в целом. Можно сказать, что свариваемость металлов – это их способность образовывать не разъемные соединения с заданными свойствами в условиях принятого технологического процесса. Перед технологом – сварщиком на практике возникают две задачи: оценка свариваемости различных металлов в условиях существующих технологических процессов с целью выбора рациональной технологии сварки и создание технологического процесса, обеспечивающего удовлетворительную свариваемость металла.

Различные металлы и сплавы обладают различной свариваемостью несваривающихся, или не спаивающихся металлов, или сплавов не существует. Например, любая сталь может быть сварена с подобной и со всякой другой сталью, но одни стали свариваются легко, многими способами, без применения сложных технологических приёмов, давая высококачественное соединение с механическими и другими свойствами, удовлетворяющими техническим условиям, о таких материалах говорят, что они обладают хорошей свариваемостью. Другие же стали, хотя и свариваются, но при обычных приёмах сварки дают соединения пониженного качеств, например, хрупкое, склонное к образованию трещин, не стойкое против коррозии и тому подобные. Свариваемость металлов различна при различных способах сварки. Для получения удовлетворительного сварного соединения приходится прибегать к усложнённым техническим приёмам: предварительный подогрев, последующая термообработка, применение специального присадочного материала или флюса и т.д. О металлах и сплавах, которые могут быть удовлетворительно сварены лишь с использованием сложных технических приёмов, говорят, что они обладают плохой свариваемостью.

Наиболее проста и распространена сварка деталей из одного и того же металла. Здесь большинство металлов проявляют достаточно хорошую свариваемость. Примером металлов, имеющих пониженную свариваемость, могут служить некоторые высоколегированные стали, закаливающиеся стали, многие чугуны, большинство медно-цинковых сплавов, некоторые тугоплавкие и химически высокоактивные металлы и др.

Более сложный случай – сварка разнородных металлов, которые различны по своей природе и свойствам. При этом сварку может затруднить недостаточная взаимная растворимость металлов, слишком большое различие в температурах плавления и кипения, образование в зоне сварки хрупких интерметаллических соединений и т.д.

Удовлетворительная свариваемость должна обеспечивать соответствие сварного соединения определённым техническим требованиям. Поскольку такие требования весьма разнообразны, различными могут быть и показатели, применяемые для оценки свариваемости. Существует ряд испытаний для оценки свариваемости.

Свариваемость металлов зависит от способов сварки, при которых она различна.

1.1 Методы получения неразъёмных соединений.

Сварка – это метод получения неразъёмного соединения, при котором соединяемые части подвергаются местному нагреву до температуры плавления (сварка плавлением), или до температуры пластического состояния с приложением давления (сварка давлением), или, для некоторых материалов, при комнатной температуре, без нагрева, с приложением давления (холодная сварка).

Пайка – это метод получения неразъёмного соединения, при котором промежуток между двумя соединяемыми материалами заполняются третьим металлом (припоем), нагретым до состояния расплава и вступающим с основным металлом в различные физико-химические отношения.

Горячее покрытие:

1. Полуда, когда в ванну с одним расплавленным материалом вносят, для покрытия им, части другого материала, находящиеся в твёрдом состоянии;

2. Плакировка, когда на поверхность одного материала накатывается слой другого;

3. Шерардизация, когда один материал, приготовленный в виде тончайшей пыли, конденсируется на поверхность другого, и затем оба нагреваются до высокой температуры;

4. Гальваническое покрытие;

5. Ионно-плазменное осаждение.

Удобна система классификации, основанная на виде энергии, преимущественно используемой при сварке. По этому признаку все способы сварки разделяются на четыре группы: электрические способы; химические; механические, лучевые.