Сварка с электромагнитным воздействием

В монографии показаны возможности управления дугой посредством внешнего магнитного поля, его влияние на изменение температурных условий при кристаллизации; предложены механизм измельчения первичной структуры сварных швов при воздействии внешнего магнитного поля, схемы устройств и способы размещения катушек для электромагнитного воздействия; сформулированы требования к структуре металла сварных швов.

Для инженерно-технических и научных работников, аспирантов и студентов сварочной, металлургической и машиностроительной специальностей.

Введение
В одиннадцатой пятилетке намечаются ускорение научно-технического прогресса, перевод экономики на интенсивный путь развития, более рациональное использование производственного потенциала страны, всемерная экономия всех видов ресурсов и улучшение качества работы.

Ускорение научно-технического прогресса немыслимо без развития и совершенствования ряда производств, в частности сварочного, которое должно обеспечить внедрение новых технологических процессов, современных конструкционных и сварочных материалов, быстрое развитие специализированных мощностей по производству сварных конструкций.

Некоторые современные конструкционные материалы, такие как железоникелевые, титановые и алюминиевые сплавы, высоколегированные стали ферритного и аустенитного классов и другие обладают недостаточно хорошей свариваемостью, что приводит к усложнению технологии их сварки и неблагоприятно отражается на надежности и долговечности сварочных конструкций.

Одним из путей повышения качества сварных соединений является улучшение первичной структуры металла швов. Существующие способы улучшения первичной структуры можно разделить на три группы. К первой относятся способы, связанные с регулированием термического цикла сварки и формы сварочной ванны. Искусственное увеличение скорости охлаждения или уменьшение объема сварочной ванны позволяют измельчить столбчатую структуру металла швов. Изменением формы ванны обеспечивается благоприятная схема кристаллизации. Вторая группа охватывает способы, связанные с металлургическим воздействием и изменением химического состава металла шва. Сюда относятся такие процессы, как легирование, микролегирование, модифицирование и рафинирование. В третью группу включаются способы, связанные с дополнительным внешним воздействием на расплавленный металл сварочной ванны: механическими вибрациями, ультразвуковыми колебаниями и магнитным полем.

Выбор способа управления первичной структурой определяется способом сварки, составом соединяемых материалов, конструктивными особенностями изделий, сопутствующими факторами и др.

Одним из сравнительно новых способов управления первичной структурой металла сварного шва является воздействие на расплав ванны внешним магнитным полем. Воздействие внешним полем или электромагнитное воздействие является более широким понятием, чем распространенное в сварочной литературе понятие электромагнитное перемешивание. Электромагнитное перемешивание— это одно из следствий электромагнитного воздействия. Другими следствиями электромагнитного воздействия являются изменение формы дуги и активных пятен, характера переноса электродного металла и т. д. Известно, что измельчение структуры металла происходит и в отсутствие перемешивания, например при электромагнитной обработке расплава в ковшах, при протекании жидкого металла по желобкам, пронизываемым внешним магнитным полем, или при обработке расплава в изложницах.

Электромагнитное воздействие, осуществляемое при сварке плавлением, по сравнению с такими способами внешних воздействий, как механические вибрации свариваемого изделия и ультразвуковая обработка расплавленного металла сварочной ванны, обеспечивает бесконтактное управление сварочным процессом без шума и вибраций посредством малого количества дополнительных инструментов и значительно меньшим потреблением электрической энергии.

Исследования последних лет показывают перспективность применения магнитных полей не только в металлургии, сварочном и литейном производствах, но и в таких областях, как теплоэнергетика, сельское хозяйство, микробиология, медицина, химическое производство и др. Несмотря на широкую распространенность использования магнитных полей, механизм их воздействия еще до конца не понят. Не является исключением и механизм электромагнитного воздействия на процессы формирования структуры металла сварных швов. Последнее затрудняет широкое внедрение технологии сварки с электромагнитным воздействием при изготовлении сварных изделий из различных конструкционных материалов.

В книге обобщены имеющиеся литературные данные, а также результаты собственных исследований, проведенных за последние годы. Мы не ставили перед собой цели собрать весь имеющийся фактический материал по электромагнитному воздействию, а только осветили возможности этого способа в управлении процессами формирования структуры металла сварных швов и повышения качества сварных соединений. Если у читателя сложится полное представление об электромагнитном воздействии при сварке, то мы будем считать, что достигли своей цели.