9. Сварка

Сварка – технологический процесс получения неразъемных соединений материалов посредством установления межатомных связей между свариваемыми деталями. Сваркой соединяют однородные и разнородные металлы и их сплавы, металлы с некоторыми неметаллическими материалами (керамикой, графитом, стеклом и др.), а также пластмассы.

Физическая сущность процесса сварки заключается в образовании прочных связей между атомами и молекулами на соединяемых поверхностях заготовок. Для образования соединений необходимо выполнение следующих условий:

1) освобождение свариваемых поверхностей от загрязнений, оксидов и адсорбированных на них инородных атомов;

2) энергетическая активация поверхностных атомов, облегчающая их взаимодействие друг с другом;

3) сближение свариваемых поверхностей на расстояния, сопоставимые с межатомным расстоянием в свариваемых заготовках.

В зависимости от формы энергии, используемой для образования сварного соединения, все виды сварки разделяют на три класса: термический, термомеханический и механический.

К термическому классу относятся виды сварки, осуществляемые плавлением с использованием тепловой энергии (дуговая, плазменная, электрошлаковая, электронно-лучевая, лазерная, газовая и др.).

К термомеханическому классу относятся виды сварки, осуществляемые с использованием тепловой энергии и давления (контактная, диффузионная и др.).

К механическому классу относятся виды сварки, осуществляемые с использованием механической энергии и давления (ультразвуковая, взрывом, трением, холодная и др.).

9.1. Свариваемость сталей

Свариваемость – свойство металла или сплава образовывать сварное соединение, отвечающее конструкционным и эксплуатационным требованиям изделия.

Низкоуглеродистые и низколегированные стали обладают хорошей свариваемостью и соединяются большинством способов сварки без особых трудностей.

Углеродистые и легированные стали с содержанием углерода более 0,3% (стали 45, 40ХНМА и др.) при типовых режимах сварки претерпевают закалку в зоне термического влияния (з. т. в).

Соответствующие этим режимам скорости охлаждения для указанных сталей достаточно высоки и приводят к образованию мартенситной микроструктуры. Поэтому для сварных соединений этих сталей характерны повышенная твердость и пониженная пластичность в з. т. в.

В жестких сварных узлах, в которых образуются высокие сварочные напряжения, в закаленной з.т.в. возможно образование холодных трещин. Склонность к холодным трещинам повышается при насыщении металла водородом, который снижает пластичность закаленного металла. Источником водорода служит влага в покрытиях электродов, флюсах и защитных газах, которая разлагается в дуге, и атомарный водород насыщает жидкий металл сварочной ванны. В результате диффузии водорода им насыщается также з.т.в.

Для обеспечения хорошей свариваемости при дуговой сварке этих сталей рекомендуют следующие технологические мероприятия: предварительный и последующий нагрев заготовок до температуры 100-300°С в целях замедленного охлаждения и исключения закалки з.т.в.; прокалка электродов, флюсов при температуре 400-450°С в течение 3 ч.