Podczas procesu spawania spawany metal ulega nagrzewaniu, topieniu (lub osiąganiu stanu termoplastycznego), a następnie krzepnięciu i ciągłemu chłodzeniu w wyniku dopływu i transmisji ciepła, co nazywa się procesem ciepła spawania.
Proces nagrzewania spawania przebiega przez cały proces spawania i staje się jednym z głównych czynników wpływających i determinujących jakość spawania oraz produktywność spawania poprzez następujące aspekty:
1) Wielkość i rozkład ciepła doprowadzanego do metalu spawanego określają kształt i wielkość jeziorka.
2) Stopień reakcji metalurgicznej w jeziorku spawalniczym jest ściśle powiązany z wpływem ciepła i czasem przebywania jeziorka.
3) Zmiana parametrów nagrzewania i chłodzenia spawania wpływa na proces krzepnięcia i przemian fazowych roztopionego metalu jeziornego oraz wpływa na przemianę mikrostruktury metalu w strefie wpływu ciepła, a więc na strukturę i właściwości spoiny oraz ciepło spawania strefy są również powiązane z funkcją cieplną.
4) Ponieważ każda część spoiny poddawana jest nierównomiernemu nagrzewaniu i chłodzeniu, co skutkuje nierównym stanem naprężeń, co skutkuje różnym stopniem odkształcenia naprężeniowego i odkształcenia.
5) Pod wpływem ciepła spawania, na skutek wspólnego wpływu metalurgii, czynników naprężeniowych i struktury spawanego metalu, mogą wystąpić różne formy pęknięć i innych wad metalurgicznych.
6) Ciepło wejściowe spawania i jego wydajność determinują prędkość topienia metalu rodzimego i pręta spawalniczego (drutu spawalniczego), wpływając w ten sposób na wydajność spawania.
Proces cieplny spawania jest znacznie bardziej skomplikowany niż w ogólnych warunkach obróbki cieplnej i ma następujące cztery główne cechy:
A. Lokalna koncentracja procesu cieplnego spawania
Podczas spawania konstrukcja spawana nie jest nagrzewana jako całość, lecz źródło ciepła nagrzewa jedynie obszar w pobliżu punktu bezpośredniego działania, a nagrzewanie i chłodzenie przebiega wyjątkowo nierównomiernie.
B. Mobilność spawalniczego źródła ciepła
Podczas procesu spawania źródło ciepła przemieszcza się względem złącza spawanego, a nagrzewana powierzchnia złącza spawanego ulega ciągłym zmianom. Gdy źródło ciepła spawania znajduje się blisko pewnego punktu konstrukcji spawanej, temperatura tego miejsca gwałtownie wzrasta, a gdy źródło ciepła stopniowo się oddala, punkt ponownie się ochładza.
C. Przejściowość procesu cieplnego spawania
Pod działaniem silnie skoncentrowanego źródła ciepła prędkość nagrzewania jest niezwykle duża (w przypadku spawania łukowego może osiągnąć ponad 1500°C/s), co oznacza, że duża ilość energii cieplnej jest przekazywana z ciepła źródła ciepła do złącza spawanego w bardzo krótkim czasie oraz ze względu na nagrzewanie. Szybkość chłodzenia jest również wysoka ze względu na lokalizację i ruch źródła ciepła.
D. Połączenie procesu wymiany ciepła przez konstrukcję spawaną
Ciekły metal w jeziorku spawalniczym znajduje się w stanie intensywnego ruchu. Wewnątrz roztopionego jeziorka proces wymiany ciepła jest zdominowany przez konwekcję płynu, podczas gdy na zewnątrz roztopionego jeziorka dominuje przenoszenie ciepła w postaci stałej, a także przenoszenie ciepła przez konwekcję i przenoszenie ciepła przez promieniowanie. Dlatego proces cieplny spawania obejmuje różne metody wymiany ciepła, co stanowi złożony problem wymiany ciepła.
Charakterystyka powyższych aspektów sprawia, że problem przenoszenia ciepła podczas spawania jest bardzo skomplikowany. Ponieważ jednak ma to istotny wpływ na kontrolę jakości spawania i poprawę produktywności, XINFA sugeruje, aby spawacze musieli opanować podstawowe prawa i zmieniające się trendy w zależności od różnych parametrów procesu.
Czas publikacji: 7 kwietnia 2023 r
