Сварка и родственные процессы

Сварка и родственные процессы

 

 

Общие сведения

Свар­ка — тех­но­логи­чес­кий про­цесс по­луче­ния не­разъем­ных со­еди­нений за счет об­ра­зова­ния ме­жатом­ных или меж­мо­леку­ляр­ных свя­зей на по­верх­нос­тях со­еди­ня­емых за­гото­вок.

При­мене­ние свар­ки поз­во­ля­ет уп­ростить кон­фи­гура­цию за­гото­вок, уве­личить ко­личес­тво и ка­чес­тво не­разъем­ных еди­ниц, сни­зить се­бес­то­имость ко­неч­но­го из­де­лия. Для по­луче­ния сва­роч­но­го шва за­готов­ки не­об­хо­димо сбли­зить на рас­сто­яния, при ко­торых на­чина­ют ра­ботать ме­жатом­ные си­лы сцеп­ле­ния.

Раз­ли­ча­ют два ме­тода свар­ки: свар­ка дав­ле­ни­ем и свар­ка плав­ле­ни­ем. При свар­ке дав­ле­ни­ем за­готов­ки со­еди­ня­ют­ся пу­тем сов­мес­тной плас­ти­чес­кой де­фор­ма­ции по­вер­хнос­тей, при ко­торой сми­на­ют­ся мик­ро­неров­ности, раз­ру­ша­ют­ся и уда­ля­ют­ся ок­сидные плен­ки, обес­пе­чива­ют­ся плот­ный кон­такт меж­ду за­готов­ка­ми и ус­ло­вия для действия меж­атом­ных сил. Для сни­жения соп­ро­тив­ле­ния де­фор­ма­ции зо­ну свар­ки обыч­но наг­ре­ва­ют. При свар­ке плав­ле­ни­ем рас­плав­ля­ют кром­ки за­гото­вок. При этом об­ра­зу­ет­ся об­щая сва­роч­ная ван­на рас­плав­ленно­го ме­тал­ла, а пос­ле зас­ты­вания — сва­роч­ный шов.

По ви­ду и спо­собу вне­сения в зо­ну свар­ки до­пол­ни­тельной энер­гии раз­ли­ча­ют свар­ку элек­три­чес­кую (все ви­ды ду­говой, элек­трош­ла­ковая, кон­так­тная), хи­мичес­кую (га­зовая) и ме­хани­чес­кую (хо­лод­ная, тре­ни­ем).

Сва­рива­емость — спо­соб­ность ма­тери­алов об­ра­зовы­вать свар­ные со­еди­нения.

Сва­рива­емость оце­нива­ет­ся сте­пенью со­от­ветс­твия шва од­но­имен­ным свойствам ос­новно­го ме­тал­ла, конс­трук­тор­ским и иным тре­бова­ни­ям, склон­ностью к об­ра­зова­нию сва­роч­ных де­фек­тов (по­ры, тре­щины, шла­ковые вклю­чения и др.).

По приз­на­ку сва­рива­емос­ти конс­трук­ци­он­ные ма­тери­алы мож­но под­разде­лить:

• на хо­рошо сва­рива­емые (обыч­но од­но­род­ные спла­вы со струк­ту­рой шва, иден­тичной струк­ту­ре за­гото­вок);
• удов­летво­рительно сва­рива­емые (обыч­но спла­вы с раз­ны­ми фи­зико-хи­мичес­ки­ми свойства­ми, об­ра­зу­ющие в со­еди­нении твер­дые рас­тво­ры или ин­терме­тал­лидное со­еди­нение). Вследс­твие вы­соко­тем­пе­ратур­но­го наг­ре­ва шва и око­лошов­ной зо­ны и их быс­тро­го ох­лажде­ния воз­можно об­ра­зова­ние за­калоч­ных струк­тур, что мо­жет при­вес­ти к за­калоч­ным тре­щинам;
• пло­хо сва­рива­емые — к ним от­но­сят­ся ма­тери­алы, не всту­па­ющие во вза­имо­действие друг с дру­гом (осо­бен­но па­ры «ме­талл—не­металл»).

Ка­чес­тво свар­ки оце­нива­ет­ся по со­от­ветс­твию шва ре­альным ус­ло­ви­ям экс­плу­ата­ции из­де­лия. Нап­ри­мер, у из­де­лий, ра­бота­ющих под наг­рузкой, ка­чес­тво свар­ки оце­нива­ет­ся по проч­нос­тным по­каза­телям шва и око­лошов­ной зо­ны, на­личию сва­роч­ных де­фек­тов — тре­щин, по­рис­тости, на­личию пос­то­рон­них вклю­чений и др.

Рас­смот­рим ос­новные раз­но­вид­ности свар­ки, при­меня­емые в ма­шинос­тро­ении.

 

Дуговая сварка

• 11.2.1. Ха­рак­те­рис­ти­ка ду­говой свар­ки
• 11.2.2. Руч­ная ду­говая свар­ка
• 11.2.3. Ав­то­мати­чес­кая и по­лу­ав­то­мати­чес­кая ду­говая свар­ка под сло­ем флю­са
• 11.2.4. Ду­говая свар­ка в ат­мосфе­ре за­щит­ных га­зов

Ручная дуговая сварка

Руч­ная ду­говая свар­ка (РДГ) вы­пол­ня­ет­ся пок­ры­тыми элек­тро­дами. Схе­ма про­цес­са РДГ по­каза­на на рис. 11.3. Ду­га 11 го­рит меж­ду стер­жнем 2 элек­тро­да и ме­тал­лом за­гото­вок 3. Тем­пе­рату­ра ду­ги — 6000…7000°С. В со­от­ветс­твии с по­ляр­ностью, на ри­сун­ке по­каза­но пря­мое вклю­чение, т. е. нап­равле­ние дви­жения элек­тро­нов 10 сов­па­да­ет с нап­равле­ни­ем сте­кания ка­пель ме­тал­ла 4. Тем­пе­рату­ра ка­тода (элек­тро­да) и ано­да сос­тавля­ет со­от­ветс­твен­но 2400 и 2600°С. Вмес­те со стер­жнем пла­вит­ся и пок­ры­тие (об­мазка) 1 элек­тро­да, об­ра­зуя за­щит­ную га­зовую ат­мосфе­ру 9 вок­руг ду­ги и жид­кую шла­ковую ван­ну 8 на по­вер­хнос­ти жид­ко­го ме­тал­ла 5. Шла­ковая ван­на и ван­на жид­ко­го ме­тал­ла об­ра­зу­ют об­щую сва­роч­ную ван­ну. По ме­ре прод­ви­жения ду­ги сва­роч­ная ван­на зат­верде­ва­ет, об­ра­зуя сва­роч­ный шов 6 и твер­дую шла­ковую кор­ку 7.

Рис. 11.3.Схема дуговой сварки:
1 — обмазка; 2 — стержень электрода; 3 — заготовка; 4 — капли металла; 5 — ванна жидкого металла; 6 — сварочный шов; 7 — шлаковая корка; 8 — жидкая шлаковая ванна; 9 — защитная газовая атмосфера; 10 — электроны; 11 — дуга

При срав­ни­тельно вы­соком по­тен­ци­але и­они­зации же­леза (7,8 эВ) для ста­бильно­го го­рения ду­ги не­об­хо­димо от­но­сительно вы­сокое нап­ря­жение. Для это­го в об­мазку элек­тро­да до­бав­ля­ют и­они­зиру­ющие ве­щес­тва с низ­ким по­тен­ци­алом и­они­зации (ще­лоч­но-зе­мельные ме­тал­лы и их со­еди­нения). В жид­кой сва­роч­ной ван­не про­тека­ют ме­тал­лурги­чес­кие про­цес­сы, по­это­му для вос­ста­нов­ле­ния ок­си­дов же­леза в об­мазку элек­тро­да до­бав­ля­ют рас­кисли­тели, а для соз­да­ния за­щит­ной, вос­ста­нови­тельной ат­мосфе­ры — га­зо­об­ра­зу­ющие ком­по­нен­ты (ор­га­ничес­кие ве­щес­тва — крах­мал, дре­вес­ная му­ка и др.). Для ком­пенса­ции вы­гора­ния в сва­роч­ной ван­не ле­гиру­ющих до­бавок в об­мазку и в стер­жень до­бав­ля­ют со­от­ветс­тву­ющие ле­гиру­ющие ком­по­нен­ты. Жид­кий шлак, всплы­вая на по­вер­хность жид­ко­го ме­тал­ла, за­щища­ет его от окис­ле­ния, твер­дая шла­ковая кор­ка за­щища­ет от окис­ле­ния го­рячий шов. Для обес­пе­чения это­го эф­фекта в об­мазку до­бав­ля­ют шла­ко­об­ра­зова­тели. Ду­га при свар­ке пе­ремен­ным то­ком нес­та­бильна, так как в те­чение од­но­го пе­ри­ода нап­ря­жение дваж­ды ста­новит­ся меньше U _д. Для ста­били­зации ду­ги в об­мазку элек­тро­дов для свар­ки пе­ремен­ным то­ком до­бав­ля­ют ста­били­зато­ры ду­ги. Элек­тро­ды для свар­ки пос­то­ян­ным то­ком это­го ком­по­нен­та не име­ют, по­это­му они не при­мени­мы для свар­ки пе­ремен­ным то­ком. То­рец этих элек­тро­дов ок­ра­шива­ет­ся крас­ным цве­том. Стер­жень элек­тро­да вы­пол­нен из ка­чес­твен­ной ста­ли (со­дер­жа­ние се­ры и фос­фо­ра меньше 0,3%) и име­ет жес­ткий до­пуск по ди­амет­ру. Сва­роч­ную про­воло­ку мар­ки­ру­ют так же, как и обыч­ные ста­ли, но пос­ле сло­ва «сталь» ста­вят обоз­на­чение Св — сва­роч­ная.

Для за­щиты от воз­действия ультра­фи­оле­тово­го из­лу­чения свар­щик дол­жен быть одет в бре­зен­то­вую ро­бу, пользо­ваться бре­зен­то­выми ру­кави­цами, мас­кой со све­тофильтром, проз­рачность ко­торо­го под­би­ра­ет­ся в за­виси­мос­ти от ве­личи­ны сва­роч­но­го то­ка (табл. 11.1).

Таблица 11.1. Марки светофильтров для РДГ
Сва­роч­ный ток, А	Мар­ка све­тофильтра
30…70	Э1
75…200	Э2
200…400	Э3
Бо­лее 400	Э4, Э5

Стыковая сварка

При сты­ковой свар­ке за­готов­ки со­еди­ня­ют­ся по всей по­вер­хнос­ти соп­ри­кос­но­вения. Сва­роч­ная ма­шина по­каза­на на рис. 11.10. На ста­нине 6 ус­та­нов­ле­ны две пли­ты: не­под­вижная 7 и под­вижная 3, пе­реме­ща­емая по нап­равля­ющим 4. За­готов­ки 2 ус­та­нав­ли­ва­ют­ся в при­жимах 1. Сва­роч­ный ток по­да­ет­ся от тран­сфор­ма­тора 5.

Рис. 11.10.Машина для стыковой сварки:
1 — прижим; 2 — заготовки; 3 — подвижная плита; 4 — направляющая; 5 — сварочный трансформатор; 6 — станина; 7 — неподвижная плита; F — сила проковки

Раз­ли­ча­ют свар­ку соп­ро­тив­ле­ни­ем (наг­рев тор­цов за­гото­вок до тер­моплас­ти­чес­ко­го сос­то­яния) и свар­ку оп­лавле­ни­ем (наг­рев тор­цов до оп­лавле­ния).

Про­цесс свар­ки соп­ро­тив­ле­ни­ем идет в три эта­па: пред­ва­рительный при­жим за­гото­вок; ра­зог­рев тор­цов; про­ков­ка (при­жим за­гото­вок и вы­дер­жка). Этим спо­собом сва­рива­ют за­готов­ки се­чени­ем до 100 мм². Се­чения за­гото­вок дол­жны быть оди­нако­вы по фор­ме (рис. 11.11, а), очи­щены от ок­си­дов и иметь ми­нимальный пе­риметр. Этим ме­тодом сва­рива­ют низ­ко­уг­ле­родис­тые и низ­ко­леги­рован­ные ста­ли, алю­мини­евые и мед­ные спла­вы.

Рис. 11.11.Требования к заготовке при стыковой сварке:
а — при сварке сопротивлением; б — при сварке оплавлением; в — появление грата

Свар­ка оп­лавле­ни­ем ве­дет­ся при неп­ре­рыв­ном оп­лавле­нии тор­цов за­гото­вок. Для это­го меж­ду за­готов­ка­ми ос­тавля­ют не­большой за­зор, под­клю­ча­ют нап­ря­жение и рав­но­мер­но их сбли­жа­ют. Рас­плав­ленный и ки­пящий ме­талл выб­ра­сыва­ет­ся на­ружу. Пос­ле дос­ти­жения рав­но­мер­но­го оп­лавле­ния по всей по­вер­хнос­ти сты­ка про­водят про­ков­ку. При пре­рывис­том оп­лавле­нии нес­колько раз сбли­жа­ют и рас­со­еди­ня­ют за­готов­ки, преж­де чем дос­ти­га­ет­ся быс­трое оп­лавле­ние по­вер­хнос­тей сты­ка, за­тем про­водят про­ков­ку.

Свар­ка оп­лавле­ни­ем не тре­бу­ет тща­тельной под­го­тов­ки тор­цов за­гото­вок (рис. 11.11, б), од­на­ко рас­плав­ленный ме­талл, зас­ты­вая, об­ра­зу­ет грат (рис. 11.11, в), ко­торый не­об­хо­димо уда­лять ме­хани­чес­ким спо­собом. Свар­ка оп­лавле­ни­ем поз­во­ля­ет сва­ривать за­готов­ки с раз­личны­ми се­чени­ями из раз­но­род­ных ме­тал­лов.

Точечная сварка

То­чеч­ная свар­ка поз­во­ля­ет со­еди­нять лис­то­вые и иные за­готов­ки внах­лест. Пе­ред на­чалом свар­ки кон­так­тные по­вер­хнос­ти за­чища­ют и обез­жи­рива­ют. За­готов­ки 1 ус­та­нав­ли­ва­ют меж­ду ниж­ним и вер­хним элек­тро­дами сва­роч­ной ма­шины (рис. 11.12, а). За­тем за­готов­ки сжи­ма­ют и по­да­ют ток. Прог­рев осу­щест­вля­ют до по­яв­ле­ния жид­кой точ­ки 2 меж­ду кон­так­тны­ми по­вер­хнос­тя­ми, пос­ле че­го про­из­во­дят про­ков­ку. Для со­еди­нения за­гото­вок од­новре­мен­но в двух точ­ках при­меня­ют од­носто­рон­нюю свар­ку. За­готов­ки ус­та­нав­ли­ва­ют на мед­ную пли­ту 3 (рис. 11.12, б) и при­жима­ют элек­тро­дами, рас­по­ложен­ны­ми с од­ной сто­роны за­гото­вок. Про­цесс свар­ки идет в три эта­па: пред­ва­рительный при­жим за­гото­вок; ра­зог­рев тор­цов; про­ков­ка (при­жим за­гото­вок и вы­дер­жка). Раз­ли­ча­ют свар­ку на мяг­ких и жес­тких ре­жимах (табл. 11.4). Мяг­кие ре­жимы при­меня­ют­ся в бы­товых сва­роч­ных ма­шинах. В про­мыш­леннос­ти при­меня­ют жес­ткие ре­жимы, это поз­во­ля­ет сва­ривать кор­ро­зи­он­но-стойкие ста­ли, алю­мини­евые и мед­ные спла­вы.

Рис. 11.12.Точечная сварка:
а — схема сварки; б — схема односторонней сварки; 1 — заготовки; 2 — сварочная точка; 3 — плита; F — сила прижима (проковки)

Таблица 11.4. Режимы точечной сварки
Ре­жим	Плот­ность то­ка, А /мм2	Уси­лие на элек­тро­дах, кН	Про­дол­жи­тель-ность про­тека­ния то­ка, с
Мяг­кий	80…160	0,06…1,50	0,5…3,0
Жес­ткий	120…360	0,09…3,00	0,001…0,01

То­чеч­ная свар­ка не поз­во­ля­ет по­лучить неп­ре­рыв­ный шов. Ми­нимальное рас­сто­яние меж­ду свар­ны­ми точ­ка­ми дол­жно быть бо­лее 10 сум­марных тол­щин сва­рива­емых лис­тов. В про­тив­ном слу­чае про­изойдет шун­ти­рова­ние, т. е. ток пойдет че­рез ра­нее по­лучен­ную сва­роч­ную точ­ку.

Роликовая (шовная) сварка

Ро­лико­вая свар­ка пред­назна­чена для со­еди­нения лис­то­вых ма­тери­алов неп­ре­рыв­ным швом. Для это­го за­готов­ки раз­ме­ща­ют меж­ду вра­ща­ющи­мися ро­лика­ми-элек­тро­дами (рис. 11.13, а). Шов­ную свар­ку, так же, как и то­чеч­ную, мож­но вы­пол­нять при од­носто­рон­нем рас­по­ложе­нии элек­тро­дов (рис. 11.13, б).

Рис. 11.13.Роликовая (шовная) сварка:
а — схема сварки: 1 — заготовка; 2 — сварочный шов; б — схема односторонней сварки; F — сила прижима (проковки)

Раз­ли­ча­ют неп­ре­рыв­ную (с пос­то­ян­ной по­дачей сва­роч­но­го то­ка) и им­пульсную (с им­пульсной по­дачей сва­роч­но­го то­ка) ро­лико­вую свар­ку.

При неп­ре­рыв­ной свар­ке про­ис­хо­дит пе­рег­рев ме­тал­ла шва и око­лошов­ной зо­ны, что от­ри­цательно ска­зыва­ет­ся на ка­чес­тве шва и ра­ботос­по­соб­ности ро­ликов.

При им­пульсной по­даче то­ка пе­рег­ре­ва ме­тал­ла не про­ис­хо­дит. Не­об­хо­димо, что­бы сва­роч­ные точ­ки пе­рек­ры­вали друг дру­га на ¹/₃ или на ¹/₄ их ди­амет­ра. Из-за большо­го вли­яния шун­ти­рова­ния не­целе­со­об­разно сва­ривать лис­ты сум­марной тол­щи­ной бо­лее 3 мм.

 

Пайка

Пайка — спо­соб об­ра­зова­ния не­под­вижных со­еди­нений за счет сма­чива­ния твер­дых по­вер­хнос­тей бо­лее лег­коплав­ким рас­плав­ленным ме­тал­лом (при­по­ем).

При сма­чива­нии ус­та­нав­ли­ва­ют­ся ме­жатом­ные свя­зи меж­ду со­еди­ня­емы­ми де­таля­ми и при­по­ем. С по­мощью пайки ве­дут сбор­ку раз­личных ти­пов со­еди­нений: внах­лест, встык, тав­ро­вых, те­лес­ко­пичес­ких.

Па­яное со­еди­нение сос­то­ит из трех зон: при­пой и две диф­фу­зи­он­ные зо­ны «при­пой—со­еди­ня­емый ме­талл». Для обес­пе­чения сма­чива­ния при­по­ем па­яных по­вер­хнос­тей не­об­хо­димо уда­ление жи­ровых и ок­сидных пле­нок. Уда­ление пле­нок ве­дут ме­хани­чес­ким (стальны­ми щет­ка­ми, аб­ра­зив­ной или ультраз­ву­ковой об­ра­бот­кой) или хи­мичес­ким (трав­ле­ние) пу­тем.

Эле­мен­та­ми па­яно­го со­еди­нения яв­ля­ют­ся:

• за­зор меж­ду со­еди­ня­емы­ми по­вер­хнос­тя­ми;
• гал­тель — ва­лик при­поя вок­руг па­яно­го со­еди­нения, об­ра­зу­емый пос­ле пайки;
• па­яный шов.

Тех­но­логи­чес­кий про­цесс пайки вклю­ча­ет в се­бя:

• под­го­тов­ку по­вер­хнос­тей;
• сбор­ку де­талей;
• ук­ладку при­поя (воз­можно, с на­несе­ни­ем флю­са);
• пайку (мес­тный или об­щий наг­рев);
• об­ра­бот­ку со­еди­нения пос­ле пайки (уда­ление лиш­не­го при­поя, флю­са).

При­пой — чис­тый ме­талл или сплав, вво­димый в за­зор меж­ду па­яны­ми по­вер­хнос­тя­ми.

Для низ­ко­тем­пе­ратур­ной пайки обыч­но при­меня­ют при­пои на ос­но­ве спла­ва «оло­во—сви­нец». При­пои спе­ци­ально­го наз­на­чения име­ют до­бав­ки: Ga, In, Bi, Cd, Sb, Cb, Ag, Au. Ха­рак­те­рис­ти­ка и наз­на­чение не­кото­рых при­по­ев при­веде­на в табл. 11.5.

Таблица 11.5. Припои
Вид	Мар­ка	Ком­по­нен­ты, %	Тем­пе­рату­ра плав­ле­ния, °С	Об­ласть при­мене­ния
Низ­ко­тем­пе­ратур­ная пайка
Оло­вянис­то-свин­цо­вые	ПОС40	Sn-40 Pb-60	220	Ра­ди­ато­ры ав­то­моби­лей
Оло­вянис­то-свин­цо­вые сурьмя­нис­тые	ПОССу30-2	Sn-30 Pb-68 Sb-2	250	Элек­тро- ар­ма­тура
Вис­му­товые	Сплав Ву­да	Bi-50, Pb-25 Sn-12,5,Cd-12,5	74	Медь и ее спла­вы
Гал­ли­евые	Г15	Ga-60, Cu-30 In-10	—	Пас­та для пайки Al и его спла­вов
Цин­ко­вые	ПКЦ	Zn-60, Cd-40	300	Al и его спла­вы
Вы­соко­тем­пе­ратур­ная пайка
Мед­ные	М0 — М4	Cu око­ло 100	1 083	Сталь, ме­тал­ло­кера­мика
Мед­но-цин­ко­вые	Л68	Cu-68 Zn-32	940	Сталь
Жа­роп­рочные	ВПр1	Cu-67,5 Ni-29 Si-1,8 Fe-1,5 B-0,2	1 120	Жа­роп­рочные ста­ли

Флю­сы — хи­мичес­кие ве­щес­тва, ис­пользу­емые для раз­ру­шения ок­сидных пле­нок; улуч­ше­ния сма­чива­емос­ти па­яных по­вер­хнос­тей и для их за­щиты от окис­ле­ния.

Флю­сы дол­жны иметь вы­сокую жид­ко­теку­честь, ста­бильность хи­мичес­ко­го сос­та­ва и ак­тивность в ши­роком ин­терва­ле тем­пе­ратур рас­плав­ленно­го при­поя, ми­нимальное хи­мичес­кое вза­имо­действие с па­яны­ми ме­тал­ла­ми. Флю­сы и про­дук­ты их вза­имо­действия дол­жны лег­ко уда­ляться про­мыв­кой или ис­па­рени­ем пос­ле пайки.

Для низ­ко­тем­пе­ратур­ной пайки мед­ных или пок­ры­тых се­реб­ром про­вод­ни­ков при­меня­ют ка­нифоль и сте­ари­но-па­рафи­новые (нейтральные) флю­сы. Для пайки ста­ли, ме­ди, ни­келя ис­пользу­ют пас­ты на ос­но­ве ва­зели­на (10…15% ZnCl₂ или NH₄Cl); для вы­соко­леги­рован­ных ста­лей и нер­жа­ве­ющих ста­лей при­меня­ют 25…30%-ный рас­твор ZnCl₂ в во­де (кис­лотный флюс — хо­рошо рас­тво­ря­ет ок­сидные плен­ки, но тре­бу­ет тща­тельной про­мыв­ки мес­то спая в во­де).

По ме­ханиз­му об­ра­зова­ния со­еди­нения раз­ли­ча­ют:

• пайку го­товым при­по­ем: обыч­ная ка­пил­лярная пайка, при ко­торой рас­плав­ленный при­пой под действи­ем ка­пил­лярных сил за­тека­ет в за­зор;
• пайку кон­так­тно-ре­ак­тивную: ос­но­вана на по­луче­нии жид­ко­го при­поя в ре­зульта­те плав­ле­ния двух раз­но­род­ных ме­тал­лов, об­ра­зу­ющих сплав. Эта пайка мо­жет про­ис­хо­дить са­мо­про­из­вольно меж­ду па­яны­ми ме­тал­ла­ми и пок­ры­ти­ями, на­несен­ны­ми на них;
• ре­ак­тивно-флю­совую пайку: пред­по­лага­ет об­ра­зова­ние при­поя при хи­мичес­кой ре­ак­ции меж­ду па­яны­ми ме­тал­ла­ми и флю­сом;
• ме­тал­ло­кера­мичес­кую пайку: вы­пол­ня­ет­ся с по­мощью по­рош­ко­вых при­по­ев, спо­соб­ных за­пол­нять большие за­зоры. По­рош­ко­вый при­пой сос­то­ит из ту­гоп­лавко­го на­пол­ни­теля, близ­ко­го по сос­та­ву к па­яемо­му ме­тал­лу, и лег­коплав­кой ос­но­вы, обес­пе­чива­ющей хо­рошее сма­чива­ние;
• диф­фу­зи­он­ную пайку: ос­но­вана на диф­фу­зи­он­ном вза­имо­действии па­яемо­го ме­тал­ла и при­поя при крис­талли­зации шва.

Наг­рев при­па­ива­емых де­талей про­из­во­дят:

• при низ­ко­тем­пе­ратур­ной пайке — па­яльни­ком, па­яльной лам­пой, га­зовы­ми го­рел­ка­ми, го­рячим га­зом или в пе­чах;
• вы­соко­тем­пе­ратур­ной пайке — в ин­дукци­он­ных, га­зоп­ла­мен­ных или иных пе­чах, ла­зер­ным или элек­трон­ным лу­чом.

 

Восстановление разрушенных и изношенных деталей

• 11.6.1. Вос­ста­нов­ле­ние де­талей нап­лавкой
• 11.6.2. Вос­ста­нов­ле­ние ци­лин­дри­чес­ких де­талей ме­тодом кон­так­тной при­вар­ки ме­тал­ли­чес­кой лен­ты
• 11.6.3. Ис­пользо­вание мик­роплаз­менной свар­ки и нап­лавки ме­тал­ла в ав­то­сер­висной прак­ти­ке
• 11.6.4. Ла­зер­ная нап­лавка для ре­мон­тно­го вос­ста­нов­ле­ния де­талей

Сварка и родственные процессы

 

 

Общие сведения

Свар­ка — тех­но­логи­чес­кий про­цесс по­луче­ния не­разъем­ных со­еди­нений за счет об­ра­зова­ния ме­жатом­ных или меж­мо­леку­ляр­ных свя­зей на по­верх­нос­тях со­еди­ня­емых за­гото­вок.

При­мене­ние свар­ки поз­во­ля­ет уп­ростить кон­фи­гура­цию за­гото­вок, уве­личить ко­личес­тво и ка­чес­тво не­разъем­ных еди­ниц, сни­зить се­бес­то­имость ко­неч­но­го из­де­лия. Для по­луче­ния сва­роч­но­го шва за­готов­ки не­об­хо­димо сбли­зить на рас­сто­яния, при ко­торых на­чина­ют ра­ботать ме­жатом­ные си­лы сцеп­ле­ния.

Раз­ли­ча­ют два ме­тода свар­ки: свар­ка дав­ле­ни­ем и свар­ка плав­ле­ни­ем. При свар­ке дав­ле­ни­ем за­готов­ки со­еди­ня­ют­ся пу­тем сов­мес­тной плас­ти­чес­кой де­фор­ма­ции по­вер­хнос­тей, при ко­торой сми­на­ют­ся мик­ро­неров­ности, раз­ру­ша­ют­ся и уда­ля­ют­ся ок­сидные плен­ки, обес­пе­чива­ют­ся плот­ный кон­такт меж­ду за­готов­ка­ми и ус­ло­вия для действия меж­атом­ных сил. Для сни­жения соп­ро­тив­ле­ния де­фор­ма­ции зо­ну свар­ки обыч­но наг­ре­ва­ют. При свар­ке плав­ле­ни­ем рас­плав­ля­ют кром­ки за­гото­вок. При этом об­ра­зу­ет­ся об­щая сва­роч­ная ван­на рас­плав­ленно­го ме­тал­ла, а пос­ле зас­ты­вания — сва­роч­ный шов.

По ви­ду и спо­собу вне­сения в зо­ну свар­ки до­пол­ни­тельной энер­гии раз­ли­ча­ют свар­ку элек­три­чес­кую (все ви­ды ду­говой, элек­трош­ла­ковая, кон­так­тная), хи­мичес­кую (га­зовая) и ме­хани­чес­кую (хо­лод­ная, тре­ни­ем).

Сва­рива­емость — спо­соб­ность ма­тери­алов об­ра­зовы­вать свар­ные со­еди­нения.

Сва­рива­емость оце­нива­ет­ся сте­пенью со­от­ветс­твия шва од­но­имен­ным свойствам ос­новно­го ме­тал­ла, конс­трук­тор­ским и иным тре­бова­ни­ям, склон­ностью к об­ра­зова­нию сва­роч­ных де­фек­тов (по­ры, тре­щины, шла­ковые вклю­чения и др.).

По приз­на­ку сва­рива­емос­ти конс­трук­ци­он­ные ма­тери­алы мож­но под­разде­лить:

• на хо­рошо сва­рива­емые (обыч­но од­но­род­ные спла­вы со струк­ту­рой шва, иден­тичной струк­ту­ре за­гото­вок);
• удов­летво­рительно сва­рива­емые (обыч­но спла­вы с раз­ны­ми фи­зико-хи­мичес­ки­ми свойства­ми, об­ра­зу­ющие в со­еди­нении твер­дые рас­тво­ры или ин­терме­тал­лидное со­еди­нение). Вследс­твие вы­соко­тем­пе­ратур­но­го наг­ре­ва шва и око­лошов­ной зо­ны и их быс­тро­го ох­лажде­ния воз­можно об­ра­зова­ние за­калоч­ных струк­тур, что мо­жет при­вес­ти к за­калоч­ным тре­щинам;
• пло­хо сва­рива­емые — к ним от­но­сят­ся ма­тери­алы, не всту­па­ющие во вза­имо­действие друг с дру­гом (осо­бен­но па­ры «ме­талл—не­металл»).

Ка­чес­тво свар­ки оце­нива­ет­ся по со­от­ветс­твию шва ре­альным ус­ло­ви­ям экс­плу­ата­ции из­де­лия. Нап­ри­мер, у из­де­лий, ра­бота­ющих под наг­рузкой, ка­чес­тво свар­ки оце­нива­ет­ся по проч­нос­тным по­каза­телям шва и око­лошов­ной зо­ны, на­личию сва­роч­ных де­фек­тов — тре­щин, по­рис­тости, на­личию пос­то­рон­них вклю­чений и др.

Рас­смот­рим ос­новные раз­но­вид­ности свар­ки, при­меня­емые в ма­шинос­тро­ении.

 

Дуговая сварка

• 11.2.1. Ха­рак­те­рис­ти­ка ду­говой свар­ки
• 11.2.2. Руч­ная ду­говая свар­ка
• 11.2.3. Ав­то­мати­чес­кая и по­лу­ав­то­мати­чес­кая ду­говая свар­ка под сло­ем флю­са
• 11.2.4. Ду­говая свар­ка в ат­мосфе­ре за­щит­ных га­зов