Сварка в машиностроении.Том 1 (1041435), страница 75
Текст из файла (страница 75)
Например, оптимальному для даннон толщины объему зоны расплавления соответствует Ли = 7 —: 10%5. На измерении перемещения основан ряд систем контроля и автоматического регулирования процесса сварки. Кристаллизация происходит с очень боль- ше шой скоростью, достигаюн!ей 250 см!мин. Для ссе большинства металлов (стали, никелевых и титановых сплавов) характерна дендритная струк- рис.
22. Изменение значетура металла ядра. Оси дендритов, образовав- ний 7, Л„Ли и Ь (глубины шихся на базе полуоплавленных зерен, парил- вмятины) при точечной сварке лельны оси электродов, т. е. направление роста дендритов совпадает с направлением наибольшего теплоотвода. Для ряда легких сплавов с широким интервалом кристаллизации, например АМг6, Д!6 (интервал кристаллизации соответственно 70 и 130'С) кроме участка дендритной структуры отмечается наличие в центре ядра протяженной зоны равноосных кристаллов, что объясняется большой склонностью этих сплавов к концентрационному переохлаждению.
Вследствие интенсивного отвода тепла в электроды изменение параметров режима оказывает небольшое влияние на характер кристаллизации. Например, сварка на жестких режимах несколько увеличивает протяженность зоны равноосных кристаллов. Химический состав металла ядра отличается значительной неравномерностью. По длине кристалла (от основания к вершине) содержание легирующих элементов увеличивается, а между отдельными кристаллами наблюдается скопление эвтектик и интерметаллидов, вызванное развитием междендритной ликвации.
В центре ядра проявляется зональная ликвация, например, металл в этой зоне при сварке сплава Д16 обогащен медью, Большие скорости охлаждения приводят к возникновению метастабильной литой структуры, например мартенсита в стали, отличающегося низкой пластичностью. УДАЛЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ ПЛЕНОК При стыковой сварке торцы деталей «открыты» для взаимодействия с атмосферой. Наиболее активно окисление развивается при сварке сопротивлением. Для сварки оплавлением характерно непрерывное обновление металла на торцах, образование большого количества капель и паров металла в зазоре при взрыве 607 606 Контактная сварка с(Рр=арч с(~ ч Условия удаления окисиык пленок Состоя и ие металла (и ример) Твердость метал- ла и окислов (НМе и НМеО) Состояние окислов Удаление пленок Способ сварки Рис.
23. Силы, действующие на металл ядра и находящиеся в нем частицы Твердый (Ре) Твердый (А!) Твердый (Ре) Жидкий (Ре) Жидкий (Ре) Твердые (Ра»Оз) Твердые (А(,О,) Жидкйе (РеО) Твердые (Сг,О,) Ж идкие (РеО) НМе НМеО НМе < НМеО НМе > НМаО НМе < НМоО Затрудииталь- иое Облегченное ядра. Обычно же малой электропропериферии ядра, металла и формн- Сопротив- леиием Легкое Оплавлеиием НМе НМвО перемычек, связывающих кислород и другие газы, что значительно снижает интенсивность взаимодействия металла с атмосферой. Однако при соединении химически активных металлов (тнтана, молибдена и др.) такая защита может оказаться неэффективной, и сварку рекомендуется проводить в инертной среде.
При точечной и шовной сварке соединяемые поверхности <скрыты» от атмосферы, но на них могут сохраняться окислы и другие тугоплавкне пленки. Поверхностные пленки препятствуют образованию металлических связей и должны быть удалены из зоны соединения, Удаление окислов может происходить в результате раздробления и вытеснения нх при осадке и деформировании илн под действием электродинамических сил в жидком металле. П р и с т ы к о в о й с в а р к е с о п р о т и в л е н и е м вследствие сравнительно малой степени пластической деформации, локализующейся в приконтактных слоях металла, происходит лишь частичное разрушение и удаление окислов.
Степень обновления поверхности составляет при этом не более 60 — 70%, что определяет относительно низкую прочность и пластичность соединений. П р и с в а р к е о п л а в л е н и е м удаление окислов значительно облегчается и происходит как вместе с частицами расплавленного металла, выбрасываемого из стыка, так глазным образом и в результате деформаций при осадке и вытеснения окислов с гкидкнм и твердым металлом в грат. Прн сравнительно небольшой деформации степень обновления поверхности при этом достигает 100оо, Прочность и пластичность таких соединений мало уступают основному металлу. Условия разрушения и удаления окислов при стыковой сварке зависят от температуры торцов, нх фазового состояния (табл. 1), свойств окислов и металла.
При точечной (рельефной) и шовной сварке механизм предварительного разрушения окисных пленок при образовании электрического контакта (1 этап) аналогичен сварке сопротивлением. Полное разрушение и удаление поверхностных пленок, как правило, более тугоплавких, чем основной металл, происходит в жидком металле за счет электродннамических сил. Действие этих сил приводит к интенсивному перемешиванию расплавленного металла, следы которого часто обнаруживаются на ранней стадии образования соединения (4].
В результате взаимодействия тока с собственным магнитным потоком при постоянной плотности тока (о на расстоянии г от оси 2 в объеме с(1г действует элементарная сила ((Ру (рнс. 23). Наибольшее значение сил (1Ру — на периферии ядра; в центре они снижаются до нуля. Под действием этих сил в жидком ядре давление распределяется по параболическому закону )ла/а (Й т ) Р= 4 где )(а — абсолютная магнитная проницаемость. Обычно ядро представляется в виде эллипсоида и поэтому давление в центре его максимально (до 150 кгс/смв Пластическая дефорл(а((ия л(еталяа при сварке при точечной сварке АМгб).
На границах ядра в направлениях по осям 2 и г давление близко к нулю. Подобное распределение давления вызывает циркуляцию жидкости ог центра к периферии. Частицы пленок, образовавшиеся в результате механического разрушения на 1 этапе, увлекаются потоком металла и замешиваются в ядре. Состав металла ядра таким образом выравнивается. Находящаяся в жидком металле ча- х стица испытывает элементарную силу от градиента давления, вызывающую перемещение частиц от центра к периферии ядра: где Арч — градиент давления на частице объемом (1')гч, вызванный разницей давлений в сечениях 1 и 11. Частицы, присутствующие в ядре,— пленки окислов и плакировкн, металлические блоки отличаются по электропроводности от основного металла. Поэтому плотность тока в частице ((ч) и в жидком металле (/о) может быть различна.
При этом частицы испытывают действие дополнительных сил с(Ру. Так, если (ч <, (о (частица менее электропроводна, чем металл ядра), то )ш эту частицу действует дополнительная сила, стремящаяся переместить ее к периферии ядра. При условии )ч .'> )о сила НР( может оказаться больше силы ((Р и частица переместится в центр нерастворимые частицы пленки обладают относительно водностью н к началу третьего этапа оказываются на не препятствуя образованию общей ванны расплавленного рованию металлической связи. ПЛАСТИЧЕСКАЯ ДЕФОРМАЦИЯ МЕТАЛЛА ПРИ СВАРКЕ Пластическая деформация происходит на протяжении всего процесса образования соединений, начиная от создания электрического контакта до проковки или осадки деталей.
Особенно велика роль этого процесса при стыковой сварке, когда энергия пластической деформации имеет большое значение в образовании металлической связи. Деформация металла происходит в основном под действием внешнего усилия, создаваемого приводом машины. Степень пластического течения и необходимое усилие определяются сопротивлением пластической деформации металла (ад), которое зависит от схемы напряженного состояния, механических свойств материала и температуры. Большая часть объема металла находится в состоянии, близком к неравномерному сжатию (рис, 24). В контактах деталь — деталь (электрод — деталь) наибольшее сжимающее напряжение отмечается вблизи оси симметрии (о ). Касательные напряжения т„действующие вдоль контакта, наоборот, имеют минимальное значение вблизи этой осн н возрастают в направлении оси г, Направление течения металла (стрелки на рнс. 24) определяется сопротивлением его пластической деформации в различных зонах соединения.
Так, при точечной сварке металл преимущественно деформируется в зазор между деталями, при шовной — в зазор впереди 809 308 Контактная сварка МА2-1 АМц Металл адв к и, кгс/мм' е ' =ад.кон кон~ ~~~к.кон окон= 4 ролика и на поверхности деталей позади него.
Для стыковой сварки характерно интенсивное течение металла на периферийных участках стыка. При стыковой сварке сопротивлением пластическая деформация необходима для создания электрического контакта (Лк) и удаления окислов из стыка (Л,). Величина Лк относительно невелика и достигается для сварки стержней из низкоуглеродистой стали при давлениях 2 — 4 кгс/мма. Значение Ло весьма значительно и при сварке стержней диаметром 20 мм из низкоуглероднстой стали составляет (1Π— 15 мм). В общем случае образование физического контакта в результате удаления поверхностных пленок и выравнивания рельефа достигается в основном за счет пластического течения металла вдоль стыка под действием т,. Однако вследствие относительно малой температуры в контакте н затрудненных условий деформации площадь физического контакта а) Ф) Рис.
24. Направления пластической деформации и эпюры а н т, при точечной (а), шовной (б) и стыковой (в) сварке деталей по отношению к площади сечения стыка после сварки 5кон сравнительно невелика (50 — 70е4), несмотря на значительную степень деформации металла при осадке, которая характеризуется коэффициентом йп ) 4 ко = — ) . В этих услоЗкон1 оо ! виях определенная часть окислов остается в стыке. Применение же чрезмерно больших усилий осадки может привести к потере устойчивости деталей и снижению пластичности соединений, связанному с интенсивной деформацией и искривлением волокон (4, 8). При стыковой сварке оплавлением величина Л„весьма мала. Деформация при осадке необходима для выравнивания рельефа (деформации кратеров) и существенно меньше, чем при сварке сопротивлением (йп ( 2).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
