2. Технологические особенности изготовления заготовок сваркой

Высокая эффективность современных процессов сварки, обеспечивающая их конкурентоспособность при изготовлении комбини­рованных (штампо-сварных и сварно-литых) и сварных из проката заготовок, является действенным средством снижения металло­емкости машиностроительных конструкций.

Дуговая сварка (ручная, полуавтоматическая и автоматическая) является наиболее распространенным способом сварки. Ручная сварка применяется для сварки швов небольшого размера; за один проход без предварительной разделки кромок она позволяет сва­ривать детали толщиной 4–8 мм. Автоматическая сварка может вестись одним или несколькими электродами под слоем флюса, в среде защитных газов (аргона, гелия, углекислого газа) или самозащитной проволокой. При этом резко повышается толщина сва­риваемых деталей (до 15 мм без разделки кромок) и производи­тельность сварки (в 6–8 раз по сравнению с ручной сваркой). Свар­ка в углекислом газе углеродистых и низколегированных сталей характеризуется стабильностью режима сварки, хорошим форми­рованием сварного шва, высоким качеством соединения. Произво­дительность полуавтоматической сварки примерно в 2–4 раза вы­ше, чем ручной.

Контактная сварка (стыковая, точечная, шовная) отличается высокой производительностью и экономичностью. Ею хорошо сва­риваются углеродистые, низколегированные и некоторые коррози­онно-стойкие стали, а также алюминий, титан и их сплавы.

При стыковой сварке заготовки свариваются по всей поверх­ности их касания. Можно сваривать стальные стержни, рельсы, прутки, трубы, прокат сечением до 10 000 мм², а также прутки, трубы, прокат, штамповки из цветных металлов сечением до 4 000 мм². Точечной сваркой соединяют листовые заготовки вна­хлест в отдельных местах (точками). Точечной сваркой сваривают заготовки (листы, прутки, швеллеры, уголки и т. п.) одинаковой или разной толщины от сотых долей миллиметра до 30 мм. Шов­ной сваркой сваривают внахлест листовые заготовки непрерывным плотнопрочным швом (кузов автомобиля, герметичные емкости и т. п.).

Сварка трением взамен контактной в 2–4 раза уменьшает при­пуски и в 1,5–2 раза брак. При применении сварки трением по­лучают существенную экономию материалов. Так, гладкие и резь­бовые калибры (пробки) ранее изготавливались из дорогой стали ШХ15 методом ковки в несколько переходов (рис. 4.1, а). После внедрения сварки трением хвостовик из стали 45 приваривается к рабочей части из стали ШХ15 (рис. 4.1, б). Валики центров точи­лись из прутка (рис. 4.2, а). Внедрение сварки трением (рис. 4.2, б) увеличило число операций: отрезка двух прутков и сварка, но за­то в общем сократило затраты рабочего времени и значительно уменьшило расход инструментальной стали. Изготовление штампо­сварных заготовок клапанов двигателей внутреннего сгорания по­зволило резко сократить расход жаропрочной стали и упростить горячую штамповку (рис. 4.3).

Рис. 4.1. Изготовление калибров по старой технологии (а) и с применением сварки трением (б)

Рис. 4.2. Изготовление валиков вра- щающихся центров по старой технологии (а) и с применением сварки рением (б)

Рис. 4.3. Изготовление клапанов по старой технологии (а) и с применением сварки трением (б)

Электрошлаковая сварка при производстве толстостенных (до 1 м и более) сварных конструкций в тяжелом машиностроении обеспечивает высокую экономическую эффективность: съем про­дукции с 1 м² производственной площади увеличивается в 2 раза, цикл производства уменьшается в 1,5...2 раза, экономится металл, снижается расход электроэнергии в 1.5...2 раза, а флюса – в 20... 40 раз, отпадает необходимость в предварительной разделке кро­мок, снижается себестоимость.

Электронно-лучевая сварка позволяет получать сварные соеди­нения из окончательно обработанных деталей без их существенных деформаций (например, блоки зубчатых колес взамен крупных по­ковок). Электронно-лучевая сварка гарантирует высокое качество сварного соединения деталей из тугоплавких металлов, жаропроч­ных, жаростойких и других материалов со скоростью, не уступаю­щей дуговой сварке.

Диффузионная сварка позволяет соединять разнородные мате­риалы, в том числе тугоплавкие металлы и неметаллические ма­териалы с металлами, сваривать детали разной толщины; обеспе­чивать равнопрочность основного металла и сварного соединения. В процессе сварки исключается неблагоприятное влияние метал­лургических и ряда термических факторов. Диффузионная сварка применяется при изготовлении резцов, угольников, магнитов, микрометров с пяткой из твердых сплавов, дисков газовых турбин.

При производстве заготовок ограниченно применяют также га­зовую, плазменную, ультразвуковую, лазерную и другие сварки. В изделиях сложной геометрической формы (телескопические сое­динения трубчатых элементов, сотовые конструкции и т.п.), при изготовлении которых наложение сварных швов оказалось бы за­труднительным, целесообразно применять пайку.

Многообразие способов сварки и пайки, а также конструктив­ных и производственно-технологических факторов, влияющих на возможность их применения, требует тщательного технико-эконо­мического обоснования выбора способа сварки.