Лекція 1 вступне заняття

Зварювання є одним із провідних технологічних процесів виготовлення металевих конструкцій. Для виготовлення зварених конструкцій, виконання різних наплавочних робіт також застосовується велика кількість зварювальних матеріалів.

Зварювальні матеріали можна класифікувати так:

1. Безпосередньо беруть участь в утворенні звареного з'єднання, зокрема металу шва; до них ставляться штучні електроди, що плавляться, при ручному дуговому зварюванні, електродні дроти й комбіновані електроди при дуговому зварюванні в захисних газах, під флюсом і при електрошлаковому зварюванню, присадкові матеріали при різних способах зварювання плавленням; у трохи меншому ступені беруть участь у формуванні состава швів флюси й активні гази.

2. Безпосередньо що не беруть участь в утворенні металу шва; це електроди, що не плавляться, - вугільні, графітові, вольфрамові; інертні захисні гази - аргон, гелій та ін.

Класифікація зварювальних матеріалів у зв'язку з їхньою більшою розмаїтістю надзвичайно утруднена й дотепер ні в Україні, ні в Міжнародному інституті зварювання не розроблена.

Загальний обсяг застосовуваних у зварювальному виробництві матеріалів дуже великий.

У великій кількості у зварювальному виробництві для газополум’яної обробки металів (кисневе різання й ін.) використаються кисень (сотні тисяч тонн у рік) і інші горючі гази.

У меншому обсязі, але досить різноманітної номенклатури, виготовляються й застосовуються різні інші зварювальні матеріали: електроди, що не плавляться, для дугового зварювання, матеріали електродів і губок контактних машин, а також; різноманітні спеціальні присадкові й електродні матеріали, припої для пайки та ін.

Не менш велике і якісна розмаїтість зварювальних матеріалів різного призначення. Так, одного тільки сталевого електродного дроту, централізовано металургійною промисловістю, що поставляє, за ГОСТ 2246, є близько 70 різних составів при різному сортаменті по розмірах. Кожний періодичний перегляд цього ГОСТ збільшує кількість включених у нього марок. Крім того, електродні й присадкові матеріали поставляються й по іншим ГОСТ: наприклад, біля десяти марок зварювального дроту з алюмінію і його сплавів, дві марки чавунних присадкових матеріалів і ін. З огляду на присадкові (електродні) матеріали, споживані зварювальним виробництвом по різним відомчим ТУ й іншому технічному документах, загальне кількість таких матеріалів по марках перевищує 100.

В останні роки кількість марок штучних електродів, що плавляться, застосовуваних для зварювальних і наплавочних робіт, склало кілька сотень. Приблизно така ж кількість марок електродів застосовується й у кожній з інших передових у технічному відношенні країнах. Із цієї кількості марок біля десяти є широко застосовуваними для виготовлення конструкцій зі звичайних сталей, що становлять по обсязі виробництва ~90%. Інші марки, використовувані окремими невеликими або середніми партіями, застосовуються для специфічних зварювальних і наплавочних робіт. До них ставляться електроди для зварювання середньолегованих і особливо високолегованих сталей, що забезпечують одержання спеціальних фізичних властивостей металу швів, електроди для зварювання різних кольорових металів і сплавів, наплавочні й ін. Саме ця група електродів у міру розвитку виробництва зварених конструкцій піддається найбільш інтенсивним дослідженням, тому що знаходить надзвичайно різноманітне застосування. Ряд марок згодом втрачає свою актуальність, розробляються й застосовуються нові марки, що як заміняють старі, так і вирішальні нові завдання.

Велика номенклатура зварювальних флюсів. Вони застосовуються при автоматичному й напівавтоматичному дуговому зварюванні під шаром флюсу, по шарі флюсу (для алюмінієвих сплавів), при газовому зварюванні, дуговому зварюванні електродами, що не плавляться, при пайку й інших процесах. У зв'язку з відсутністю систематизованих даних про флюси кількість їхніх марок установити дуже важко, але воно, імовірно, характеризується величиною близько 100 і ця кількість неухильно росте, тому що розробка нових матеріалів вимагає розробки й нових флюсів.

Все більше застосування у зварювальному виробництві знаходять різні гази й пари горючих рідин. Крім кисню для газополум’яної обробки використається біля десяти різновидів горючих газів, а для дугового зварювання в середовищі захисних газів приблизно така ж кількість інертних і активних газів, а також різних газових сумішей.

Багато зварювальних матеріалів розробляються й виготовляються самими споживачами. Хоча їхнє загальне використання у зварювальному виробництві кількісно невелике, вплив їхнього правильного вибору на якість і експлуатаційні характеристики різних зварених конструкцій може бути вирішальної. Тому процес розробки нових зварювальних матеріалів надзвичайно важливий, і багато працівників зварювального виробництва, що працюють у різних науково-дослідних установах, заводських лабораторіях і інших організаціях, пов'язані з їхнім створенням і виробництвом.

Розробка нових зварювальних матеріалів в основному базується на проведенні експериментальних досліджень, іноді дуже трудомістких і дорогих. Це визначається наявністю досить різноманітних факторів, які необхідно враховувати при розробці нових матеріалів: вартість матеріалів, технологічність їхнього виготовлення й застосування, забезпечення певних заданих властивостей зварених з'єднань при різних способах виготовлення конструкцій, дефіцитність вихідних матеріалів, особливості їхньої поставки й ряд інших, t

У зв'язку з необхідністю зварювання усе більше й більше складних матеріалів, застосовуваних у конструкціях, призначених для експлуатації в досить різноманітних умовах; при різних видах механічних навантажень (від статичних до динамічних), при різних температурах у хімічно агресивних середовищах і ін., створення необхідних для рішення цих завдань зварювальних матеріалів виявляється усе сутужніше й вимагає значних витрат для їхньої розробки. Чисто емпіричні методи рішення таких завдань вимагають великої експериментальної перевірки різних варіантів. Природно, що будь-яке скорочення числа варіантів, хоча б за принципом виключення, по загальних міркуваннях або попередніх розрахунках явно безперспективних, є надзвичайно доцільним. Звичайно, гранично раціональним, рішенням могло б бути розрахункове проектування зварювальних матеріалів на базі накопиченого досвіду й узагальнень, що дозволяють здійснювати такий розрахунок. На даному етапі це не представляється можливим. Однак деякі загальні передумови й деякі розрахункові положення по наближеній оцінці необхідної кількості ряду складових електродних покриттів, составам флюсів і інших зварювальних матеріалів можуть бути надзвичайно корисні для працівників зварювального виробництва.