9. Сварка металлов

Сварка является одним из ведущих технологических процессов изготовления и упрочнения деталей, изготовления строительных конструкций, трубопроводов и судов, ремонта деталей и конструкций. Эффективно использование технологических приемов сварки и при резке металлов.

Исторически сварка известна человечеству со времен использования меди, серебра, золота и, особенно, железа, при получении которого выполнялась проковка, т. е. сваривание криц (кусочков технически чистого железа). Это и есть первый способ сварки — кузнечная сварка металла, а самым первым сварщиком стал кузнец.

Преимущества использования сварки перед заклепочными и резьбовыми соединениями деталей при изготовлении строительных конструкций следующие:

— рациональность конструкций;

— экономия металла (до 15–20 %);

— более высокая производительность (на 15–20 %);

• более низкая себестоимость (снижение на 20–45 %);

• высокая надежность соединения.

9.1. Классификация способов сварки

Сваркой называется процесс получения неразъемного соединения деталей местным сплавлением или пластической деформацией. Наплавка — это разновидность сварки, заключающаяся в том, что на поверхность детали наносят слой металла, предназначенный для восстановления размеров изношенной детали или для повышения ее износостойкости.

При восстановлении деталей сваркой и наплавкой можно добиться их долговечности, сопоставимой (или даже более высокой) с долговечностью новых деталей, использовать механизацию и автоматизацию процессов.

Сварка происходит при молекулярном или атомном взаимодействии металлов, для чего необходимо расплавление (Т _> Т_пл) или пластическая деформация (Т _< Т_пл ) деталей (рис. 9.1).

Р

Рис.9.1. Схема сварки плавлением (Т _> Т_пл ) и давлением (Р, Т _< Т_пл )

асплавление металла происходит при температурах выше Т_пл. При сварке плавлением расплавленный металл образует сварочную ванну, при кристаллизации которой происходит соединение поверхностей.

При пластическом деформировании как предварительно нагретых, так и холодных металлов разрушаются окисные пленки и поверхности сближаются до расстояний возникновения межатомных связей, поэтому происходит прочное соединение деталей. При увеличении температуры металла требуются меньшие усилия для обеспечения сварки давлением.

В настоящее время известны сотни различных способов сварки в зависимости от вида энергии, особенностей технологического процесса, защиты от воздуха и др. Самая простая классификация видов сварки представлена на рис. 9.2.

Рис. 9.2. Классификация видов сварки

Плавление металла происходит за счет энергии дуги при электродуговой сварке и электрического тока, проходящего через расплавленный флюс при электрошлаковой сварке, бомбардировки в вакууме свариваемых поверхностей электронами, энергии от горения газов при газовой сварке, энергии от горения порошковой смеси при термитной сварке и расплавлением кромок деталей перегретым расплавленным присадочным металлом при литейной сварке.

В

Рис. 9.2. Классификация видов сварки

иды сварных соединений различаются по взаимному положению деталей, по форме разделки сварного шва и по положению сварного шва в пространстве (рис. 9.3).

Рис. 9.3. Виды сварных соединений (h – толщина свариваемых деталей)