Введение

Сварка является одним из ведущих технологических процессов изготовления металлических конструкций. Для изготовления сварных конструкций, выполнения различных наплавочных работ также применяется большое количество сварочных материалов.

Сварочные материалы можно классифицировать так:

1. Непосредственно участвующие в образовании сварного соединения, в частности металла шва; к ним относятся штучные плавящиеся электроды при ручной дуговой сварке, электродные проволоки и комбинированные электроды при дуговой сварке в защитных газах, под флюсом и при электрошлаковой сварке, присадочные материалы при различных способах сварки плавлением; в несколько меньшей степени участвуют в формировании состава швов флюсы и активные газы.

2. Непосредственно не участвующие в образовании металла шва; это неплавящиеся электроды — угольные, графитовые, вольфрамовые; инертные защитные газы — аргон, гелий и пр.

Классификация сварочных материалов в связи с их большим разнообразием чрезвычайно затруднена и до настоящего времени ни в Украине, ни в Международном институте сварки не разработана.

Общий объем применяемых в сварочном производстве материалов очень велик.

В большом количестве в сварочном производстве для газопламенной обработки металлов (кислородная резка и др.) используются кислород (сотни тысяч тонн в год) и другие горючие газы.

В меньшем объеме, но весьма разнообразной номенклатуры, изготовляются и применяются различные другие сварочные материалы: неплавящиеся электроды для дуговой сварки, материалы электродов и губок контактных машин, а также; разнообразные специальные присадочные и электродные материалы, припои для пайки и пр.

Не менее велико и качественное разнообразие сварочных материалов различного назначения. Так, одной только стальной электродной проволоки, централизованно поставляемой металлургической промышленностью по ГОСТу 2246, имеется около 70 различных составов при различном сортаменте по размерам. Каждый периодический пересмотр этого ГОСТа увеличивает количество включенных в него марок. Кроме того, электродные и присадочные материалы поставляются и по другим ГОСТам: например, около десяти марок сварочной проволоки из алюминия и его сплавов, две марки чугунных присадочных материалов и др. Учитывая присадочные (электродные) материалы, потребляемые сварочным производством по различным ведомственным ТУ и другим техническим документам, общее количество таких материалов по маркам превышает 100.

В последние годы количество марок штучных плавящихся электродов, применяемых для сварочных и наплавочных работ, составило несколько сот. Примерно такое же количество марок электродов применяется и в каждой из других передовых в техническом отношении странах. Из этого количества марок около десяти являются широко применяемыми для изготовления конструкций из обычных сталей, составляющих по объему производства ~90%. Другие марки, используемые отдельными небольшими или средними партиями, применяются для специфических сварочных и наплавочных работ. К ним относятся электроды для сварки среднелегированных и особенно высоколегированных сталей, обеспечивающих получение специальных физических свойств металла швов, электроды для сварки различных цветных металлов и сплавов, наплавочные и др. Именно эта группа электродов по мере развития производства сварных конструкций подвергается наиболее интенсивным исследованиям, так как находит чрезвычайно разнообразное применение. Ряд марок со временем теряет свою актуальность, разрабатываются и применяются новые марки, как заменяющие старые, так и решающие новые задачи.

Велика номенклатура сварочных флюсов. Они применяются при автоматической и полуавтоматической дуговой сварке под слоем флюса, по слою флюса (для алюминиевых сплавов), при газовой сварке, дуговой сварке неплавящимися электродами, при пайке и других процессах. В связи с отсутствием систематизированных данных о флюсах количество их марок установить очень трудно, но оно, вероятно, характеризуется величиной около 100 и это количество неуклонно растет, так как разработка новых материалов требует разработки и новых флюсов.

Все большее применение в сварочном производстве находят различные газы и пары горючих жидкостей. Кроме кислорода для газопламенной обработки используется около десяти разновидностей горючих газов, а для дуговой сварки в среде защитных газов примерно такое же количество инертных и активных газов, а также различных газовых смесей.

Многие сварочные материалы разрабатываются и изготовляются самими потребителями. Хотя их общее использование в сварочном производстве количественно невелико, влияние их правильного выбора на качество и эксплуатационные характеристики различных сварных конструкций может быть решающим. Поэтому процесс разработки новых сварочных материалов чрезвычайно важен, и многие работники сварочного производства, работающие в различных научно-исследовательских учреждениях, заводских лабораториях и других организациях, связаны с их созданием и производством.

Разработка новых сварочных материалов в основном базируется на проведении экспериментальных исследований, иногда очень трудоемких и дорогих. Это определяется наличием весьма разнообразных факторов, которые необходимо учитывать при разработке новых материалов: стоимость материалов, технологичность их изготовления и применения, обеспечение определенных заданных свойств сварных соединений при различных способах изготовления конструкций, дефицитность исходных материалов, особенности их поставки и ряд других, t

В связи с необходимостью сварки все более и более сложных материалов, применяемых в конструкциях, предназначенных для эксплуатации в весьма разнообразных условиях; при различных видах механических нагрузок (от статических до динамических), при различных температурах в химически агрессивных средах и др., создание необходимых для решения этих задач сварочных материалов оказывается все труднее и требует значительных затрат для их разработки. Чисто эмпирические методы решения таких задач требуют большой экспериментальной проверки различных вариантов. Естественно, что любое сокращение числа вариантов, хотя бы по принципу исключения, по общим соображениям или предварительным расчетам явно бесперспективных, является чрезвычайно целесообразным. Конечно, предельно рациональным, решением могло бы быть расчетное проектирование сварочных материалов на базе накопленного опыта и обобщений, позволяющих осуществлять такой расчет. На данном этапе это не представляется возможным. Однако некоторые общие предпосылки и некоторые расчетные положения по приближенной оценке необходимого количества ряда составляющих электродных покрытий, составам флюсов и других сварочных материалов могут быть чрезвычайно полезны для работников сварочного производства.