Технологические особенности изготовления сварных заготовок

ИЗГОТОВЛЕНИЕ СВАРНЫХ ЗАГОТОВОК

Краткое содержание:

1. технологические особенности изготовления сварных заготовок

2. образование межатомных связей при сварке

3. напряжения и деформации при сварке

4. дефекты в сварных соединениях и методы контроля

Технологические особенности изготовления сварных заготовок

В тех случаях, когда производство цельных заготовок связано с большими технологическими трудностями, целесообразно изготавливать их сварными. Сварные изделия состоят из отдельных заготовок, изготавливаемых с применением рассмотренных в предыдущих лекциях методов.
Упрощение изготовления сварных конструкций по сравнению с отливками и поковками ведет к сокращению сроков освоения производства, снижению трудоемкости и себестоимости изготовления заготовок. В связи с уменьшением толщины стенок и упрощением конструкции изделий применение сварных заготовок взамен литых дает экономию металла до 30…60%. Кроме того, удельные капитальные вложения на 1 т сварных заготовок примерно в 3 раза меньше, чем на 1 т стального литья.

Сварка – технологический процесс получения неразъёмных соединений. Сварку применяют для соединения однородных и разнородных металлов и сплавов, металлов с некоторыми неметаллическими материалами (керамикой, графитом, карборуедом, стеклом) и пластмасс.

Впервые сварка металлов плавлением была осуществлена в России. В 1881 году русский инженер Н.Н. Бенардос использовал электрическую дугу, открытую в 1802 году В.В. Петровым, для сварки и резки металлов с применением неплавящегося угольного электрода. В 1888 году другой русский инженер Н.Г. Славянов разработал способ дуговой сварки плавящимся электродом и изобрел первый автомат для сварки под флюсом.

В 1887 году Н.Ню Бенардос запатентовал устройство для точечной контактной сварки, в котором в качестве электродов были использованы угольные стержни.

В 1895 году химик Ле Шателье получил ацетиленокислородное пламя, а в 1902 году инженеры Пикари и Фуше (Франция) создали промышленные газовые горелки.

Сварные конструкции классифицируются:

● по методу получения исходных заготовок (листосварные, штампосварные);

● по целевому назначению (авиационные, автомобильные);

● по толщине свариваемых элементов (тонкостенные или толстостенные);

● по применяемым материалам (стальные, алюминиевые, титановые).

В зависимости от характерных особенностей работы конструкций, выделяют следующие типы сварных изделий: балки, колонны, оболочковые и корпусные конструкции, станины, валы, колеса и т.п.
Элементы сварных заготовок изготавливают из различных материалов при толщине от десятых долей миллиметра до 1000 мм и более. Практически все сварные изделия в процессе их изготовления подвергаются термической обработке перед окончательной механической обработкой резанием для снятия остаточных напряжений. В зависимости от используемой энергии для образования сварного соединения все виды сварки разделяют на три класса: термический (Т), термомеханический (ТМ) и механический (М).

К термическомуклассу относятся виды сварки, осуществляемые плавлением с использованием тепловой энергии (дуговая, плазменная, электрошлаковая, электронно-лучевая, лазерная (ФИЛЬМ), газовая и др.). При термических методах сварки с помощью внешнего источника нагрева кромки расплавляются, образуя сварочную ванну. Расплавление металла способствует его объединению в единое целое.

После прекращения поступления теплоты к сварочной ванне (удаление источника теплоты или его отключение) происходит быстрое охлаждение и последующая кристаллизация расплавленного металла при максимальном теплоотводе в стенке ванны. Процесс кристаллизации заканчивается образованием монолитного шва, который связывает свариваемые детали в единое целое. Аналогично при пайке вследствие кристаллизации припоя, заполняющего зазор между деталями и смачивающего нагретые поверхности, образуется паяное соединение.

К термомеханическому классу относятся виды сварки, осуществляемые с использованием тепловой энергии и давления (контактная, кузнечная, диффузионная, газопрессовая и др.). При термомечаничесих методах сварки металл в месте соединения деталей нагревается от внешних источников теплоты до температуры плавления или пластического состояния. Нагревание позволяет снизить удельное давление, уменьшить величину минимальной относительной деформации, необходимой для сварки.

К механическому классу относятся виды сварки, осуществляемые с использованием механической энергии (трением, взрывом, холодная, ультразвуковая). При механических методах сварки необходимо приложить давление, под влиянием которого в месте сварки возникают значительные упруго-пластические деформации, вызывающие разрушение оксидной плёнки, смягчение микронеровностей, обеспечение физического контакта и образование между атомами прочных связей, соответствующих связям при расстоянии между ними, равном параметру кристаллической решетки.

Таблица 1