Глава 11

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТЕХНОЛОГИЯХ ОБРАБОТКИ

МЕТАЛЛОВ

Для изготовления отдельных деталей и изделия в целом исполь­зуют различные способы обработки металлов и других материалов. Наиболее распространенные виды обработки металлов приводятся ниже.

11.1. СВАРКА, РЕЗКА И ПАЙКА

Сваркой называют технологический процесс получения неразъемных соединений из металлов (или пластмасс), осуществляемый установле­нием межатомных (у пластмасс — межмолекулярных) связей между свариваемыми частями изделия при их местном или общем нагреве, или пластическом деформировании, или при совместном действии этих двух факторов. Между свариваемыми частями изделия образуется сварной шов.

Сварка является одной из распространенных технологических операций, широко применяемой в машиностроении, на транспорте и в строительстве. Объясняется это значительной экономией метал­лов по сравнению с болтовыми и заклепочными соединениями, вы­сокой прочностью и низкой стоимостью сварных конструкций.

11.1.1. Общие сведения

В зависимости от состояния металла в сварочной зоне все виды сварки можно разделить на две группы: по способу соединения свари­ваемых частей изделия и по виду используемой энергии. В первом слу­чае различают сварку плавлением и сварку давлением. При сварке плавлением сварной шов образуется из общей сварочной ванны рас­плавленных металлов соединяемых частей изделия. При сварке давле­нием, для повышения пластичности металла в зоне сварки, соединяе­мые части изделия нагревают и сдавливают. К сварке плавлением относятся: дуговая, электрошлаковая, электронно-лучевая, лазерная, газовая, термитная; к сварке давлением — контактная, диффузионная, электрозвуковая, трением, взрывом и др. Электрической дугой можно производить не только дуговую сварку, но и резку металлов. Однако образующаяся при этом поверхность разреза имеет неровности с на­плывами. Поэтому электродуговую резку обычно применяют для раз­делки металлолома и отделения прибылей и литников в деталях, полу­ченных при литье в песчано-глинистые формы (см. гл. 11.2).

По виду используемой энергии сварку подразделяют на термиче­скую (сварка дуговая, плазменная, газовая и др.), термомеханиче­скую (сварка контактная, диффузионная и др.) и механическую (сварка взрывом, трением, ультразвуковая и др.).

При сварке плавлением образуется литой сварной шов с характер­ным дендритным строением. При сварке давлением образуется шов, представляющий собой зону сросшихся кристаллитов металла соеди­няемых частей изделия. Зону, непосредственно примыкающую к сварному шву, называют зоной термического влияния. Она имеет крупнозернистое строение и является наиболее механически слабой в сварном соединении. Этот дефект можно устранить отжигом.

Свариваемость металлов

Прочность и надежность сварного соединения зависит от харак­теристики, называемой свариваемостью металлов. Свариваемость определяется природой свариваемых металлов и образующейся структурой сварного шва, включая такие его дефекты, как трещины, поры, шлаковые включения и др. Наилучшей свариваемостью обла­дают металлы, взаимно растворяющиеся друг в друге и имеющие не­большой коэффициент линейного расширения и малую усадку при отверждении и охлаждении. Свариваемость сталей зависит от содер­жания углерода. При содержании углерода не более 0,3% стали сва­

риваются хорошо, при содержании углерода от 0,3 до 0,42% — удов­летворительно, от 0,42 до 0,55% — ограниченно и свыше 0,55% — плохо. При содержании углерода более 0,42% стали перед сваркой необходимо нагреть до 150—500°С, а после сварки — отжечь для уст­ранения (понижения) остаточных напряжений и неравновесных структур (мартенсита и троостита). Легированные стали и особенно чугуны свариваются хуже, чем углеродистые стали, а сварка цветных металлов и сплавов на их основе имеет свои особенности. Сварка пластмасс осуществляется преимущественно с помощью горячего газа (воздуха).

Виды сварных соединений

Наиболее распространенные виды сварных соединений — стыко­вые, внахлестку, угловые и тавровые (рис. 11.1). При сварке внахлест­ку свариваемые элементы изделия накладываются друг на друга с пе­рекрытием, равным 3—5 толщинам пластин. При этом не требуется подготовка кромок. Угловые и тавровые соединения также не всегда требуют подготовки кромок. При стыковой сварке характер подготов­ки кромок зависит от толщины свариваемых элементов (рис. 11.2).

60°-70° / II ' 0-1,5 ЧО сч С
(3-5)Л		1

	- 1
2-4 ^ —Н Ы сч	к чо " см го

60°-70°

3

■л7

2-4

в

Рис. 11.1. Виды сварных соединений:

<i — стыковое; б — внахлестку; в — угло­вое; г — тавровое; 1 — сварной шов

Рис. 11.2. Способы подготовки кромок для стыковых соединений при дуговой электросварке:

а — без скоса кромок; б — кромки V-образные; в — Х-образные