Зварюванням називається процес отримання нероз'ємних з'єднань за допомогою встановлення міжатомних зв'язків між сполучаються частинами при їх нагріванні і (або) пластичній деформації (ГОСТ 2601-84).
Визначення зварювання відноситься до металів, неметалічних матеріалів (пластмаси, скло і т. Д.) І до їх сполученням.
Малюнок - Процес зварювання
енергія активації
Для освіти нероз'ємного з'єднання одного дотику частин з зачищеними поверхнями недостатньо. Міжатомні зв'язки можуть встановитися між частинами (деталями) тільки тоді, коли сполучаються атоми отримають енергію ззовні. В результаті витраченої енергії атоми отримають відповідне зміщення (рух), що дозволяє їм зайняти в загальній атомної решітці стійке положення, т. Е. Досягти рівноваги між силами тяжіння і відштовхування. Енергію ззовні називають енергією активації. Її при зварюванні вводять шляхом нагрівання (термічна активація) або пластичного деформування (механічна активація).
Зіткнення зварювальних частин і застосування при зварюванні енергії активації є необхідними умовами для освіти нероз'ємних зварних з'єднань з однорідних частин. Ці умови поєднуються при виконанні процесу зварювання.
За ознакою застосовуваного виду активації в момент утворення міжатомних зв'язків в нероз'ємному з'єднанні розрізняють два види зварювання: зварювання плавленням і зварювання тиском.
Мал. 1. З'єднання деталей зварюванням плавленням:
1 - перед зварюванням, б - після зварювання; 1, 3 - деталі, що зварюються, 2 - оплавлятися кромки, 4 - зварений шов
Сутність зварювання плавленням
Сутність зварювання плавленням (рис. 1) полягає в тому, що утворюється від нагріву стороннім джерелом рідкий метал однієї оплавленої кромки мимовільно з'єднується (в якійсь мірі перемішується) з рідким металом другий оплавленої кромки, створюється загальний обсяг рідкого металу, який називається зварювальної ванній . Після охолодження металу зварювальної ванни виходить метал шва. Метал шва може утворитися тільки за рахунок переплавлення металу по крайках або додаткового присадочного металу, введеного в зварювальну ванну.
Джерелами місцевого нагріву при зварюванні плавленням можуть бути електрична дуга, Тазове полум'я, хімічна реакція з виділенням теплоти, розплавлений шлак, енергія електронного випромінювання, плазма, енергія лазерного випромінювання.
Освіта міжатомних зв'язків в крайках деталей, що з'єднуються при зварюванні плавленням досягається завдяки тому, що метал по крайках (кожен окремо) спочатку розплавляється, а потім знову оплавлені кромки змочуються і заповнюються розплавленим металом зі зварювальної ванни.
зона сплаву
Зона поблизу кордону оплавленої кромки зварюваної деталі і шва називається зоною сплаву. У ній містяться насамперед утворилися міжатомні зв'язку. У поперечному перерізі зварного з'єднання вона вимірюється мікрометрами, але роль її в міцності металу дуже велика.
Мал. 2. З'єднання деталей зварюванням тиском без зовнішнього нагріву:
а - деталі перед зварюванням, б - після зварювання (макроструктура з'єднання алюмінію), в - оптимальна залежність між температурою нагріву і тиском для заліза
Сутність зварювання тиском
Сутність зварювання тиском (рис. 2) складається в пластичній деформації металу по крайках зварювальних частин. Пластичне деформування по крайках зварювальних частин досягається статичної або ударним навантаженням. Для прискорення отримання пластично деформованого стану металу по крайках зварювальних частин зазвичай зварювання тиском виконують з місцевим нагріванням. Завдяки пластичної деформації метал по крайках піддається тертю між собою, що прискорює процес встановлення міжатомних зв'язків між сполучаються частинами. Зона, де утворилися міжатомні зв'язку з'єднуються частин при зварюванні тиском, називається зоною з'єднання.
Джерелом теплоти при зварюванні тиском з нагрівом служать: піч, електричний струм, хімічна реакція, індукційний струм, що обертається електрична дуга і ін.
Характер процесу зварювання тиском з нагрівом може бути і іншим. Наприклад, при стикового контактного зварювання оплавленням зварюються кромки спочатку плавляться, а потім пластично деформуються. При цьому частина пластично деформованого металу спільно з деякими забрудненнями видавлюються назовні, утворюючи грат.
Розподіл деформацій по перерізу зварного з'єднання в зоні зварювання є нерівномірним (рис. 2, б), в результаті чого відбувається ковзання у частинок металу в зоні з'єднання. Все це призводить до отримання підвищених механічних властивостей зварних з'єднань. Оптимальна залежність між температурою нагріву і тиском для заліза дана на рис. 2, ст.