Тема 4. Основы сварочного производства

Сваркой называется технологический процесс получения неразъемных

соединений различных материалов. Сваркой соединяют однородные и

разнородные металлы и их сплавы, а также металлы с некоторыми

неметаллическими материалами (керамикой, стеклом, графитом и др.).

Сварка является экономически выгодным, высокопроизводительным и в

значительной степени механизированным технологическим процессом.

Внедрение сварки в технологический процесс изготовления новых изделий

часто связано с заменой литых и кованых конструкций и деталей машин на

прокатно-сварные или соединенные сваркой кованые или штампованные

элементы.

Такая замена экономически целесообразна при изготовлении конструкций

сложной формы, а также при единичном и малосерийном производстве. В этом

случае при сварке экономится металл, сокращается трудоемкость, снижается

себестоимость.

4.1. Физические основы получения сварного соединения

Физической основой процесса сварки является образование прочных

связей между атомами или молекулами на поверхности соединяемых заготовок.

Для получения сварного соединения соединяемые поверхности необходимо

сблизить на расстояния, в пределах которых начинают действовать

межатомные силы сцепления, обеспечить необходимую температуру, время

контакта и качество поверхности. Для этого определенным образом требуется

активизировать свариваемые поверхности путем введения определенной

энергии. Энергия может быть сообщена в виде теплоты, упруго-пластической

деформации, электронного, ионного, ультразвукового облучения.

Подведенная энергия способствует тому, что на поверхности соединяемых

заготовок в металлических материалах образуются общие кристаллические

решетки, а на поверхности пластмасс объединяются молекулярные цепи.

Способы сварки могут быть классифицированы либо по методу

объединения свариваемых заготовок, либо по виду применяемой энергии.

В зависимости от этого способы сварки разделяют на сварку плавлением и

сварку давлением.

При сварке плавлением происходит расплавление кромок соединяемого

материала. В результате образуется общая расплавленная сварочная ванна,

которая, затвердевая, образует соединение в виде сварочного шва.

К способам сварки давлением относится дуговая сварка, электро-шлаковая,

электронно-лучевая и газовая.

При сварке давлением заготовки соединяются путем совместной

пластической деформации. При этом материал в зоне соединения, как правило,

нагревают для снижения сопротивления деформации. В процессе деформации

происходит течение материала вдоль соединяемых поверхностей и

обеспечивается плотный контакт между соединяемыми поверхностями.

К способам сварки давлением относятся контактная, газопрессования,

диффузионная, ультразвуковая, сварка взрывом, трением и холодная.

По виду применяемой энергии сварку делят на электрическую (все виды

дуговой сварки, электрошлаковая, лучевые виды сварки), химическую (газовая)

и механическую (трением и холодная).

Способность материала образовывать сварное соединение называется

свариваемостью. Свариваемость материала оценивается степенью соответствия

свойств сварного соединения одноименным свойствам основного металла и

склонностью к образованию сварочных дефектов (трещины, шлаковые

включения и др.).

По признаку свариваемости делят на хорошо, удовлетворительно и плохо

свариваемые.

Свариваемость материалов определяется, главным образом, типом и

свойствами структуры, возникающей в сварном соединении.

При хорошей свариваемости двух металлов в месте соединения образуется

твердый раствор с решеткой одного из металлов, либо интерметаллидное

соединение.

Свойства образовавшихся твердых растворов и, особенно,

интерметаллидных материалов (прочность, пластичность, электропроводность

и др.) отличаются от свойств свариваемых металлов. При этом, в результате

формирования в сварном шве и околошовной зоне, могут возникать сварочные

напряжения, трещины в шве и околошовной зоне. Тогда материалы относятся к

удовлетворительно сваривающимся, либо плохо сваривающимся.