3.2.3. Оценка свариваемости материала и выбор способа получения неразъемных соединений

Под свариваемостью понимается свойство металла или сочетания металлов к образованию при данной конструкции и технологии бездефектных соединений, удовлетворяющих эксплуатационным требованиям. Свариваемость является комплексной характеристикой. Кроме свойств основного материала, свариваемость определяется способом и режимом сварки, составом и свойствами присадочного материала, флюса, покрытия электродов или защитной атмосферы, конструктивными особенностями изделия.

Из числа конструктивных особенностей изделий на выбор способа получения неразъемных соединений влияют, прежде всего, тип соединений и толщина материала в свариваемом сечении. Для дуговых способов сварки наиболее рациональным является стыковое соединение. При всех видах нагрузки такое соединение наиболее работоспособно. Нахлесточные соединения применяют, в основном, при контактной точечной и шовной сварке и при пайке, а также в случаях, когда из конструктивных или технологических соображений стыковые соединения трудно или нерационально выполнять.

Оценка свариваемости материалов проводится по литературным данным /17 – 32/. При выполнении курсового проекта рекомендуется следующая последовательность рассмотрения вопросов.

Исходя из представлений о природе и механизме образования неразъемных соединений, характера возникающих межатомных связей, конструктивных особенностей изделия формулируется вывод о выборе принципиального способа получения соединения: сварки плавлением или давлением, или пайки, а затем нескольких наиболее предпочтительных способов получения неразъемного соединения.

На этапе качественной оценки технологичности на основе сравнения преимуществ и недостатков нескольких конкурирующих способов получения соединения выбираются и обосновываются один – два наиболее предпочтительных способа. Основными критериями для сравнения могут быть:

прочностные характеристики неразъемных соединений в условиях эксплуатации;

вероятность образования дефектов и объективность их выявления при контроле;

возможность выполнения основных технологических операций высокомеханизированными методами;

затраты на вспомогательные материалы;

возможность групповой обработки изделий;

трудоемкость выполнения сварочных операций;

трудоемкость обработки изделий после сварки;

затраты на оборудование и его обслуживание.

Выбор наиболее рационального способа получения неразъемного соединения производится после экономического сравнения базового и двух – трех проектных вариантов разрабатываемого технологического проекта. При обосновании выбора в пояснительной записке описываются недостатки и преимущества возможных способов получения неразъемных соединений, а также приводятся численные данные по экономической эффективности сравниваемых вариантов из распечатки экономического расчета. Для сварки тонколистовых материалов обычно назначают газоэлектрические методы: аргонодуговую непрерывно горящей и импульсной дугой, плавящимся или неплавящимся электродом, с присадочной проволокой или без нее, сварку в среде углекислого газа, плазменную и микроплазменную.

Преимуществами пайки является возможность изготовления за один цикл нагрева изделий сложной конфигурации с большим количеством соединений, возможность групповой пайки, соединения разнородных материалов и др.

Для наилучшего из рассмотренных способов получения соединения проводится анализ процессов физико-химического взаимодействия основного и присадочного металла, других вспомогательных материалов, как между собой, так и с окружающей средой. Анализируются также процессы нагрева, расплавления, металлургической обработки, кристаллизации и охлаждения металла в зоне образования сварного или паяного соединения.

В результате протекания указанных выше процессов при сварке или пайке возможны структурные превращения и изменения химического состава металла в зоне соединения, приводящие к образованию дефектов или потере коррозионной стойкости. Характерные дефекты, связанные с расплавлением и кристаллизацией, – поры, горячие трещины, шлаковые включения и др. На стадии охлаждения зоны соединения возможны холодные трещины и распад твердых растворов с образованием хрупких фаз. Причины и механизм образования наиболее вероятных дефектов должны быть рассмотрены в пояснительной записке.

Аналогично приведенной выше схеме проводится оценка паяемости. Пример оценки свариваемости приведен в приложении 6.