Сварка — прогрессивный технологический процесс получения неразъемных соединений деталей, позволяющий создавать конструкции с высокими эксплуатационными характеристиками. Достоинства сварных соединений способствуют широкому применению их в конструкциях разного назначения.

Использование сварки позволяет экономить материалы и время при производстве конструкций. При этом открываются большие возможности механизации и автоматизации производства, созда­ются предпосылки для повышения производительности, улучшают­ся условия труда работающих.

С развитием научно-технического прогресса расширяется воз­можность сварки деталей разных толщин материалов, а в связи с этим и набор применяемых видов и способов сварки. В настоящее время сваривают детали толщиной от нескольких микрометров (в микроэлектронике) до десятков сантиметров и даже метров (в тяжелом машиностроении). Наряду с конструкционными угле­родистыми и низколегированными сталями все чаще приходится сваривать специальные стали, легкие сплавы и сплавы на основе титана, молибдена, циркония и других металлов, а также разнород­ных материалов. От прогрессивности применяемых сварочных про­цессов и качества выполнения этих работ во многом зависят качество и надежность готовых конструкций и эффективность производства в целом. Одно из наиболее развивающихся направ­лений в сварочном производстве —широкое использование механизированной и автоматической дуговой сварки. Эти вопросы решаются механизацией и автоматизацией как самих сварочных процессов (т. е. переходом от ручного труда сварщика к механизированному), так и комплексной механизацией и авто­матизацией, охватывающими все виды работ, связанные с изготов­лением сварных конструкций (заготовительные, сборочные и др.) и созданием поточных и автоматических производственных линий. Важное значение при этом отводится созданию специального сва­рочного оборудования и средств оснащения технологических про­цессов.

В условиях непрерывного усложнения конструкций, неуклон­ного роста объема сварочных работ большую роль играет правильное

з

проведение технологической подготовки производства, в значительной степени определяющей его трудоемкость и сроки освоения, экономические показатели, использование средств механизации и автоматизации. Наибольший эффект технологичес­кой подготовки достигается при комплексном решении вопро­сов — технологической отработки самих конструкций, разработки технологических процессов и их оснашения на всех этапах производства.

Рост технического уровня производства, введение в эксплуа­тацию сложного сварочного оборудования неразрывно связаны с повышением требований к уровню общеобразовательной и технической подготовки кадров, работающих в области сварочного производства, в первую очередь рабочих-сварщиков.

Цель настоящей книги — помочь учащимся профессиональных учебных заведений и технических колледжей в освоении профессии электросварщика механизированной и автоматической дуговой сварки. Книга также может быть полезной для учащихся техникумов и студентов вузов.

1.1. Понятие о сварке и ее сущность

Сложные конструкции, как правило, получают в результате объединения между собой отдельных элементов (деталей, агрегатов, узлов). Такие объединения могут выполняться с помощью разъем­ных или неразъемных соединений.

В соответствии с ГОСТ 2601-74 сварка определяется как процесс получения неразъемных соединений посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве или пластическим деформировании или совмес­тным действием того и другого.

Неразъемные соединения, выполненные с помощью сварки, называют сварными соединениями. Чаще всего с помощью сварки соединяют детали из металлов. Однако сварные соединения применяют и для деталей из неметаллов — пластмасс, керамик или их сочетаний.

Для получения сварных соединений не требуется применения каких-либо специальных соединительных элементов (заклепок, на­кладок и т. п.). Образование неразъемного соединения в них обес­печивается за счет проявления действия внутренних сил системы. При этом происходит образование связей между атомами металла соединяемых деталей. _ Для сварных соединений характерно возникновение металлической связи, обусловленной взаимо­действием ионов и обобществленных электронов.

Для получения сварного соединения совершенно недостаточно простого соприкосновения поверхностей соединяемых деталей. Ме­жатомные связи могут установиться только тогда, когда соединяе­мые атомы получат некоторую дополнительную энергию, необ­ходимую для преодоления существующего между ними определен­ного энергетического барьера. При этом атомы достигают состояния равновесия в. действии сил напряжения и отталкивания. Эту энергию называют энергией активации. При сварке ее вводят извне путем нагрева (термическая активация) или пластичес­кого деформирования (механическая активация).

Сближение свариваемых частей и приложение энергии активации —необходимые условия для образования неразъемных сварных соединений.

В зависимости от вида активации при выполнении соединений различают два вида сварки, плавлением и давлением. При сварке плавлением детали по соединяемым кромкам оплавляют под действием источника нагрева. Оплавленные поверхности кромок покрываются расплавленным металлом, который, сливаясь в общий объем, образует жидкую сварочную ванну. При охлаждении свароч­ной ванны жидкий металл затвердевает и образует сварной шов. Шов может быть образован или только за счет расплавления металла свариваемых кромок, или за счет их и дополнительного введения в сварочную ванну расплавляемой присадки.

Сущность сварки давлением состоит в непрерывном или пре­рывистом совместном пластическом деформировании материала по кромкам, свариваемых деталей. Благодаря пластической дефор­мации и течению металла облегчается установление межатомных связей соединяемых частей. Для ускорения процесса применяют сварку давлением с нагревом. В некоторых способах сварки дав­лением нагрев может производиться до оплавления металла свариваемых поверхностей.