Детали машин

СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ Общие сведения и применение

Сварное соединение — неразъемное. Оно образуется путем сва­ривания материалов деталей в зоне стыка и не требует никаких вспомогательных элементов. Прочность соединения зависит от од­нородности и непрерывности материала сварного шва и окружа­ющей его зоны.

Применяемые в современном машиностроении виды сварки ве­сьма разнообразны. Каждый из них имеет свои конкретные области применения[6]. Из всех видов сварки наиболее широко распрост­ранена электрическая. Различают два основных вида электросварки: дуговую и контактную.

Электродуговая сварка основана на использовании теплоты эле­ктрической дуги для расплавления металла. Для защиты расплав­ленного металла от вредного действия окружающего воздуха на поверхность электрода наносят толстую защитную обмазку, кото­рая выделяет большое количество шлака и газа, образуя изолиру­ющую среду. Этим обеспечивают повышение качества металла сварного шва, механические свойства которого могут резко ухуд­шиться под влиянием кислорода и азота воздуха.

С той же целью производят сварку под флюсом. Этот вид сварки в настоящее время является основным видом автоматической свар­ки. Производительность автоматической сварки под флюсом в 10...20 раз и более выше ручной. Повышения производительности достигают путем применения тока 1000...3000 А вместо 200...500 А при ручной сварке. Это обеспечивает более рациональное форми­рование шва и повышает скорость сварки.

В то время как при ручной сварке образование шва достигается в основном за счет металла электрода (рис. 3.1, а), при автоматичес­кой сварке шов формируется в значительной степени за счет рас­плавленного основного металла (рис. 3.1, б), что не только сокраща­ет время, но и значительно снижает расход электродного матери­ала. Автоматическая сварка под слоем флюса обеспечивает высокие и, что особенно важно, однородные, не зависящие от индивидуаль­ных качеств сварщика механические свойства соединений.

В электрошлаковой сварке источником нагрева служит теплота, выделяющаяся при прохождении тока от электрода к изделию через шлаковую ванну. Электрошлаковая сварка предназначена для со­единения деталей большой толщины. Толщина свариваемых дета­лей практически не ограничивается. Электрошлаковая сварка позво­ляет заменять сложные и тяжелые цельнолитые и цельнокованые конструкции сварными из отдельных простых отливок, поковок и листов, что значительно облегчает и снижает стоимость производ­ства. Эта сварка применима и для чугунных отливок.

Контактная сварка основана на использовании повышенного омического сопротивления в стыке деталей и осуществляется не­сколькими способами.

При стыковой контактной сварке через детали пропускают ток, сила которого достигает нескольких тысяч ампер. Основное количе­ство теплоты выделяется в месте стыка, где имеется наибольшее
сопротивление; металл в этой зоне разо­гревается до пластического состояния или даже до поверхностного оплавления. За­тем ток выключают, а разогретые детали сдавливают с некоторой силой — проис­ходит сварка металла деталей по всей поверхности стыка. Этот вид сварки реко­мендуют применять для стыковых соединений деталей, площадь поперечного сечения которых сравнительно невелика.

При точечной контактной сварке соединение образуется не по всей поверхности стыка, а лишь в отдельных точках, к которым подводят электроды сварочной машины.

При шовной контактной сварке узкий непрерывный или преры­вистый шов расположен вдоль стыка деталей. Эту сварку выполня­ют с помощью электродов, имеющих форму дисков, которые катят­ся в направлении сварки. Точечную и шовную сварку применяют в нахлесточных соединениях преимущественно для листовых дета­лей толщиной не более 3...4 мм и тонких стержней арматурных сеток. В отличие от точечной шовная сварка образует герметичное соединение.

Все рассмотренные виды контактной сварки высокопроизводи­тельны, их широко применяют в массовом производстве для сварки труб, арматуры, кузовов автомобилей, металлической обшивки же­лезнодорожных вагонов, корпусов самолетов, тонкостенных резер­вуаров и т. п.

Сварное соединение является наиболее совершенным из неразъем­ных соединений, так как лучше других приближает составные дета­ли к цельным. При сварном соединении проще обеспечивают усло­вия равнопрочности, снижения массы и стоимости изделия.

Сварку применяют не только как способ соединения деталей, но и как технологический способ изготовления самих деталей. Сварные детали во многих случаях с успехом заменяют литые и кованые (рис. 3.2, где а — зубчатое колесо; б — кронштейн; в — корпус). Для изготовления сварных деталей не требуется моделей, форм или штампов. Это значительно снижает их стоимость при единичном и мелкосерийном производстве. Сварка таких изделий, как зубчатые колеса или коленчатые валы, позволяет изготовлять их более ответ-

Ezzzzzzz&4

Ственные части (зубчатый венец, шейка) из высокопрочных сталей, а менее ответственные (диск и ступица колеса, щека коленчатого вала) — из менее прочных и дешевых материалов. По сравнению с литыми деталями сварные допускают меньшую толщину стенок, что позволяет снизить массу деталей и сократить расход материала. Большое распространение получили штампосварные конструкции (рис. 3.2, в), заменяющие фасонное литье, клепаные и другие изде­лия. Применение сварных и штампосварных конструкций позволяет во многих случаях снизить расход материала или массу конструк­ции на 30...50%, уменьшить стоимость изделий в 1,5...2 раза.