Взаимосвязь между скоростью сварки и качеством сварного шва.

Взаимосвязь между скоростью сварки и качеством сварного шва следует понимать диалектически, и ни один из этих факторов не следует игнорировать. Она в основном проявляется на стадии нагрева и стадии кристаллизации.

1. Этап нагрева

В условиях высокочастотной сварки прямых швов труб кромка заготовки нагревается от комнатной температуры до температуры сварки. В течение этого периода кромка заготовки не имеет никакой защиты и полностью открыта воздуху. Это неизбежно вызывает интенсивные реакции с кислородом, азотом и другими веществами в воздухе, значительно увеличивая содержание азота и оксидов в сварном шве. Было установлено, что в результате содержание азота в сварном шве увеличивается в 20-45 раз. Содержание кислорода, таким образом, увеличивается в 7-35 раз. При этом большое количество легирующих элементов, таких как марганец и углерод, которые полезны для сварного шва, сгорает и испаряется, что приводит к снижению механических свойств сварного шва. Из этого следует, что в этом смысле, чем ниже скорость сварки, тем хуже качество сварного шва.

Более того, чем дольше край нагретой заготовки трубки находится на воздухе, то есть чем ниже скорость сварки, тем больше неметаллических оксидов образуется на более глубоком уровне. Эти глубоко залегающие неметаллические оксиды трудно полностью выдавить из сварного шва в процессе последующей экструзионной кристаллизации. После кристаллизации они остаются в сварном шве в виде неметаллических включений, образуя отчетливую хрупкую границу раздела. Тем самым разрушается целостность микроструктуры сварного шва и снижается его прочность. Чем выше скорость сварки, тем короче время окисления и тем меньше неметаллических оксидов образуется, которые, будучи ограниченными поверхностным слоем, могут быть легко выдавлены из сварного шва в процессе последующей экструзии. Также в сварном шве не будет избыточных остатков неметаллических оксидов, и прочность сварного шва будет высокой.

2. Стадия кристаллизации

Согласно принципам металлографии, для получения высокопрочных сварных швов необходимо максимально измельчить зерна микроструктуры сварного шва. Основной подход к измельчению заключается в формировании достаточного количества кристаллических зародышей за короткий промежуток времени, чтобы они соприкоснулись друг с другом до того, как начнут значительно расти и процесс кристаллизации завершится. Это требует увеличения скорости сварки, чтобы сварной шов быстро вышел из зоны нагрева, что позволит сварному шву быстро кристаллизоваться при большей степени переохлаждения. При увеличении степени переохлаждения скорость зарождения может значительно возрасти, в то время как скорость роста увеличивается меньше, что позволяет достичь цели измельчения зерен сварного шва.

Таким образом, независимо от того, рассматривается ли процесс сварки на этапе нагрева или охлаждения после сварки, при условии соблюдения основных условий сварки, чем выше скорость сварки, тем лучше качество сварного шва.

Мэйвенроботизированный лазерный сварочный аппаратЭто волоконный лазер, который объединяет высокоэнергетический лазерный луч с роботизированным лазером, выступающим в качестве подвижной платформы для сварки. Возможна сварка любой пространственной траектории. Многофункциональный лазерный сварочный аппарат может быть запрограммирован для сварки деталей, труднодоступных для обычных лазерных сварочных аппаратов, обеспечивая максимальную гибкость сварки. Лазерный луч может быть разделен по времени и энергии, что позволяет одновременно обрабатывать несколько лучей и повышать производительность сварки.