ОСНОВЫ ГИДРОДИНАМИКИ В МЕТАЛЛУРГИИ СВАРКИ

ОСНОВЫ ГИДРОДИНАМИКИ В МЕТАЛЛУРГИИ СВАРКИ

Авторы публикации

Рубрика

Технические науки

Просмотры

42

Журнал

Журнал «Научный лидер» выпуск # 29 (230), Июль ‘25

Поделиться

Данная работа посвящена изучению основ гидродинамических явлений, возникающих при сварке металлов, а также раскрытию механизмов их воздействия на конечное качество сварного соединения.

Металлургическая сварка представляет собой процесс термического взаимодействия металлических поверхностей, результатом которого является образование монолитного сварного шва. Одной из важнейших особенностей процесса сварки является формирование специальной зоны — сварочной ванны, представляющей собой слой расплавленного металла. Именно эта зона становится объектом изучения гидродинамических процессов, поскольку движение расплава оказывает значительное влияние на свойства и форму будущего сварного соединения.

При выполнении сварочных работ образуется специальная область, называемая сварочной ванной. Она включает зону расплавленного металла, окруженную твердым металлом заготовки. Основной задачей сварщика является обеспечение стабильного и контролируемого протекания гидродинамических процессов в сварочной ванне.

Для понимания природы гидродинамических эффектов важно рассмотреть ключевые физические процессы, происходящие в сварочной ванне. Расплавленный металл обладает определённой степенью вязкости, зависящей от состава сплава и температуры. Высокая вязкость затрудняет течение расплава, способствуя образованию дефектов типа пористости и трещин. Для достижения оптимального качества сварного шва важно учитывать этот фактор, выбирая подходящий режим сварки и состав присадочного материала. Например, добавление легирующих элементов, таких как кремний или марганец, снижает вязкость расплава, улучшая условия формирования сварного шва. [1, с. 48]

Поверхностное натяжение проявляется в виде сил, стремящихся минимизировать площадь поверхности жидкости. Оно влияет на устойчивость капель металла, попадающих в ванну, и способствует формированию гладкой и ровной поверхности сварного шва. Низкое поверхностное натяжение ведёт к растеканию расплава, повышая риск образования дефектов, поэтому использование специальных флюсов позволяет регулировать поверхностное натяжение и улучшать внешний вид сварного соединения.

Конвективные потоки возникают вследствие разности температур различных зон сварочной ванны и способствуют равномерному распределению тепла и примесей в объёме расплава, оказывая решающее воздействие на структуру и механические характеристики готового изделия. Выбор правильного угла наклона электрода при ручной дуговой сварке создаёт оптимальные конвективные течения, исключая неравномерность распределения металла. [2, с. 13]

Ниже представлена таблица 1, иллюстрирующая важные аспекты гидродинамики в процессе сварки металлов.

Таблица 1.

Аспекты гидродинамики в процессе сварки металлов

Аспект

Объяснение

Распределение металла

Равномерное распределение расплава обеспечивает качественный шов.

Температура расплава

Высокие температуры уменьшают вязкость, облегчая текучесть. Быстрое охлаждение увеличивает вязкость.

Поверхностное натяжение

Применение защитных газов уменьшает натяжение и обеспечивает гладкую поверхность шва

Режим сварки

Настройки влияют на поток расплава и его распределение. Постоянный ток стабилизирует поток.

Форма сварочной ванны

Геометрически правильное оформление ванны улучшает качество. Угловое расположение электрода улучшает форму.

Перемешивание расплава

Механическое колебание электрода ускоряет перемешивание, тем самым снижая неоднородность химического состава свариваемых частей.

Глубина проникновения

Определяет уровень полного сплавления основного и дополнительного материала. Увеличение силы тока повышает проникновение.

Микроструктура шва

Определяет механические свойства соединяемых деталей. Медленное охлаждение формирует крупнокристаллическую структуру.

 

Оптимальное управление этими характеристиками позволяет повысить качество сварного соединения и исключить возможные дефекты, такие как поры, непровары и раковины.

Знание основ гидродинамики позволяет эффективно контролировать технологический процесс сварки, добиваться высокого качества продукции и минимизации производственных издержек. Изучение физических свойств свариваемого материала, характера течений и структуры сварочной ванны даёт возможность разрабатывать новые технологии и повышать производительность труда.

Список литературы

  1. Лесков, Г.И. К вопросу построения динамической модели сварочной ванны при электродуговой сварке / Г.И. Лесков, С.В. Пустовойт // Автоматическая сварка. – 2011. – №5. – С. 48-51
  2. Размышляев, А.Д. Расчетная оценка влияния конвекции жидкого металла на размеры сварочной ванны при дуговой наплавке / А.Д. Размышляев, В.Р. Маевский // Автоматическая сварка. – 2001. – №1. – С. 11-15
Справка о публикации и препринт статьи
предоставляется сразу после оплаты
Прием материалов
c по
Остался последний день
Размещение электронной версии
Загрузка материалов в elibrary
Публикация за 24 часа
Узнать подробнее
Акция
Cкидка 20% на размещение статьи, начиная со второй
Бонусная программа
Узнать подробнее