ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ

ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ

Акулов А. И., Бельчук Г. А. и Демянцевич В. П.

Учебник написан по программе для студентов вузов, обучающихся по специальности «Технология и оборудование сварочного произ­водства».

При написании учебника авторы исходили из построения учебного плана данной специальности, по которому к моменту изучения курса студенты уже изучили ряд не только общеинже - 1.1 Орні. їх и общетехнических дисциплин, но частично или полностью таких специальных дисциплин, как теория сварочных процессов, источники питания для сварки, расчет и проектирование сварных конструкций и др.

Прохождение упомянутых дисциплин предполагает достаточно глубокое изучение студентами таких вопросов, как классификация способов сварки, теоретические основы источников теплоты, используемых при сварке, физико-металлургические и тепловые процессы при сварке, процессы кристаллизации металла сварного ІНВ.1 и технологическая прочность сварных соединений и т. п.

По указанной причине основное внимание в данном учебнике уделено технологии сварки плавлением, а по сварочному обору­дованию приведены только сведения, дополняющие курс источни­ков питания. В разделах по технологии сварки авторы не стреми­лись привести все данные о сварочных материалах, режимах п Iі. п., учитывая, что эти данные имеются в справочной литературе, к уделили основное внимание освещению основ выбора технологии.

При подготовке учебника проф. А. И. Акулов написал главы I! VI, IX и выполнил общее научное редактирование. Другие разделы написали: проф. Г. А. Бельчук введение и главы I, III, 11. XIII, XV, проф. В. П. Демянцевич главы VII, X, XI, проф. Г А. Пельчук и проф. В. П. Демянцевич главу V. По просьбе авторов доц. В. В. Башенко написал главу IV, проф. Г. JI. Пет­рим — главы VIII и XIV.

Учебник по данному курсу подготовлен впервые и в нем, ве­рни гмо, нмошгся отдельные погрешности. Авторы с благодарностью примут псе замечания и пожелания.

I'

Для получения неразъемного соединения при сварке плавлением кромки металла свариваемых элементов (основной металл) и до­полнительный металл (сварочная проволока и др.) в месте соедине­ния расплавляются, самопроизвольно сливаются в общую, так называемую сварочную ванну, в которой происходят многие физико-химические процессы и устанавливаются металлические связи.

При удалении источника нагрева металл сварочной ванны кристаллизуется, образуя сварной шов, который и соединяет свариваемые элементы в одно целое. Металл сварного шва обычно значительно отличается от основного свариваемого металла по химическому составу и структуре, так как металл шва всегда имеет структуру литого металла. Рядом со швом в основном ме­талле под действием термического цикла сварки образуется раз­личной протяженности зона термического влияния, металл кото­рой нагревался в интервале температура плавления — температу­ра критических точек, в результате чего в металле происходят структурные изменения.

Металл шва и основной металл зоны термического влияния, в котором произошли какие-либо структурные изменения, назы­ваются сварным соединением. Механические, коррозионные и дру­гие свойства сварного соединения могут существенно отличаться от свойств основного металла. При равенстве показателей механи­ческих свойств сварного соединения и исходного металла свар­ное соединение равнопрочно основному металлу.

Н качестве источника теплоты при электрической сварке плав­лением можно использовать различные источники — электричес­кую дугу (злоктродуговая сварка), теплоту шлаковой ванны (алектрошлаковал сварка), теплоту струи ионизированных газов «холодной» плазмы (плазменная сварка), теплоту, выделяемую и изделии и результате преобразования кинетической энергии электронов (электронно-лучевая сварка), теплоту когерентного тошного луча лазера (лазерная сварка) и некоторые другие.

Основной способ сварки плавлением — электродуговая свар­ки — имеет много разновидностей, связанных со степенью меха­низации, — ручная, полуавтоматическая, автоматическая, с при­менением различных защитных веществ,,— толстого покрытия на электродах (при ручной сварке), флюсов, защитных газов или порошковой проволоки при механизированной сварке, контро­лируемой атмосферы (защитных газов или вакуума) при некоторых способах дуговой и электронно-лучевой сварки. [Сварка плавле­нием применяется для весьма широкого круга цветных металлов и сплавов, а также неметаллов — стекла, керамики, графита.

Все указанные особенности значительно усложняют задачи, которые стоят перед инженерами-технологами, разрабатывающими технологический процесс сварки плавлением.

Разработанный технологический процесс сварки не только должен обеспечивать получение надежных сварных соединений и конструкций, отвечающих всем эксплуатационным требованиям, по должен также допускать максимальную степень комплексной механизации и автоматизации всего производственного процесса изготовления изделия, должен также быть экономически наивы - годиейшим по расходу энергии, сварочных материалов, затрат человеческого труда.

Такие оптимизационные технологические задачи решаются на основе использования расчетных, аналитических методов проекти­рования технологического процесса сварки. При разработке тех­нологического процесса изготовления сложной сварной конструк­ции целесообразен расчет нескольких вариантов технологии на ЭВМ с последующим отбором оптимального варианта технологом - сварщиком.

Широко известно, что Россия явилась родиной электродуговой сварки. Наши соотечественники первыми в мире во многих странах запатентовали способ электродуговой сварки. В 1882 г. Н. Н. Бе - нардос предложил способ электродуговой сварки угольным элект­родом, а в 1888 г. Н. Г. Славяпов предложил способ электродуговой сварки металлическим электродом. Они же изобрели и ряд других процессов и вариантов сварки, в частности устройство для меха­низированной подачи электрода в дугу, применение дробленого стекла в качестве флюса для защиты сварочной ванны от воздуха и др.

В дальнейшем в Швеции в 1907 г. Д. Кельберг предложил при­менять толстое покрытие на электродах с целью защиты сварочной ванны и стабилизации дуги.

После революции, в середине двадцатых годов, в отдельных районах началось довольно интенсивное применение сварки с проведением исследований по технологии, металлургии, проч­ности и разработке сварочного оборудования. Эти работы прово­дились во Владивостоке (В. П. Вологдин, Н. Н. Рыкалин, Г. К. Та - тур, С. А. Данилов), в Москве (Г. А. Николаев, К. К. Хренов, К. В. Любавский), в Ленинграде (В. П. Никитин, А. А. Алексеев,

Н. О. Окерблом). Особую роль в развитии и становлении сварки в СССР сыграл академик Е. О. Патои, организовавший в 1929 г. лабораторию, а затем Институт электросварки АН УССР, в кото­ром в конце 30-х годов и позднее были разработаны, многие про­цессы механизированной сварки под флюсом, создан метод электро - шлаковой сварки и электрошлакового переплава металла и др. Этот институт, являющийся ныне в СССР головным институтом по сварке, координирует всю работу по развитию, широкому внед­рению и дальнейшему исследованию сварки в масштабе всей страны.

Такое внимание к сварке обусловлено универсальностью этого нового технологического процесса получения неразъемных соеди­нений, возможностью экономии до 20% металла, повышением прочности и непроницаемости соединений, возможностью создания уникальных конструкций, которые при других способах соедине­ния создать невозможно, и т. п.

Успехи в развитии сварочного производства стали возможны благодаря неослабному вниманию Партин и Правительства к раз­витию этой отрасли науки и техники. Развитие сварочной науки и техники в настоящее время планируется как самостоятельный раздел народнохозяйственного плана.