Металлоконструкции

Строение сварного шва проанализируем на примере сварки низкоуглеродистой стали, имеющей наибольшее применение в сварных конструкциях.

На тщательно отшлифованной поверхности разреза сварного шва, протравленной специальным раствором, можно ясно видеть отдельные его части, имеющие различное строение зерен и называемые зонами сварного шва.

Основной металл в процессе сварки нагревается и частично расплавляется. Чем выше температура нагрева, тем большие изменения будет претерпевать металл. В той зоне основного металла, где температура нагрева углеродистой стали не превышает 720° С, сталь сохраняет те же свойства, которыми она обладала до сварки. Металл шва представляет собой сплав основного и электродного (присадочного) металла, доля последнего в металле шва составляет: при ручной дуговой сварке от 50 до 70 %, при сварке под флюсом от 30 до 40%.

Химический состав металла шва может значительно отличаться от состава основного металла вследствие химических реакций и перемешивания, происходящих в сварочной ванне. На химический состав металла шва влияет также состав покрытия, флюса, режим сварки, защита дуги от окружающей атмосферы и пр.

Сварочная ванна представляет собой участок расплавленного метала, перемещающийся вместе со сварочной дугой вдоль шва со скоростью сварки. В головной части ванна глубже, так как здесь жидкий металл находится под давлением дуги, обусловленным давлением газов, ударами заряженных частиц о поверхность металла и.электромагнитным дутьём дуги. Глубина ванны зависит от плотности тока и скорости сварки, возрастая с повышением плотности и уменьшением скорости. Жидкий металл ванны находится в непрерывном движении и перемешивании. Давлением дуги он вытесняется со дна ванны на ее боковые поверхности, образуя кратер.

Жидкий металл откладывается отдельными порциями и давление дуги периодически изменяется, отчего при затвердевании металла шва на его поверхности образуются волны (чешуйки). Чем толще слой шлака над расплавленным металлом шва, тем чешуйки будут тоньше, а поверхность шва - более ровной и чистой. Особенно чистой поверхность шва получается при автоматической сварке под флюсом.

Время, в течение которого металл ванны находится в жидком состоянии, зависит от способа и скорости сварки. Например, при ручной сварке током 150-200 А со скоростью от 3 до 11 м/ч это время составляет от 24 до 6,5 секунд; при автоматической под флюсом со скоростью 50 м/ч - 4,4 секунд.