ГЛАВА 7. МЕЖОТРАСЛЕВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ. СВАРКА И ПАЙКА МЕТАЛЛОВ

7.1. Сварка

7.1.1. Общие сведения. Сваркой называется технологический процесс получения неразъ­емных соединений заготовок путем их местного расплавления или совместного деформирования (сжатия), в результате чего возникают прочные связи между атомами (молекулами) соединяемых деталей. В первом случае свариваемые кромки деталей расплавляют, металл перемешивается, при последующем охлаждении происходит кристаллизация атомов металлов и образуется сварной шов. Во втором случае сварку осуществляют сдавливанием свариваемых поверхностей, при котором сварное соединение образуется за счет взаимного проникновения (диффузии) атомов одного мате­риала в другой. Осуществление холодной сварки затрудняется необходимостью получения высоких удельных давлений, сложностью обеспечения плотного контакта по всей свариваемой поверхности, наличием на поверхности загрязнений, поэтому сварку давлением часто осуществляют также с пред­варительным подогревом, повышающим пластичность материала.

Свариваются между собой однородные и разнородные металлы (например, сталь с медью, медь с алюминием), металлы с неметаллами (керамикой, стеклом, керметами и т.д.) и пластмассы.

Все методы сварки можно классифицировать по физическим признакам, способу образования сварного соединения, виду используемой энергии, степени автоматизации. ГОСТ 19521-74 опреде­ляет три класса сварки: термический, механический и термомеханический.

К термическому классу относятся виды сварки плавлением, при которых металл кромок свариваемых частей расплавляется, образуя сварочную ванну, и затем затвердевает с получением сварного шва. Тепловая энергия, необходимая для этого, получается за счет преобразования элек­трической или химической энергии. К этому классу относятся: дуговая, электрошлаковая, плазмен­ная, электронно-лучевая, лазерная, газовая, термитная и др. виды сварки.

228

К механическому классу относятся те виды сварки, при которых определяющим факто­ром является пластическое деформирование, возникающее под влиянием давления в поверхностных слоях соединяемых частей. В результате сдавливания в зонах контакта дробятся и вытесняются ад­сорбированные включения кислорода, азота, паров воды, загрязнений, происходит смятие выступов и заполнение впадин от шероховатости поверхностей, сближение атомов до размеров атомных ра­диусов, и образование, благодаря этому, сварного соединения. К механическому классу относятся: холодная и ультразвуковая сварка, сварка взрывом, трением и др.

К термомеханическому классу относятся те виды сварки, при которых для образования сварного соединения используют тепловую энергию и внешнее давление. К этому классу сварки от­носятся: контактная, газопрессовая, диффузионная и другие виды сварки.

Основными видами сварных соединений, применяемых при изготовлении различных конст­рукций, являются (рис. 7.1): а - стыковые, б - внахлестку, в - угловые, г - тавровые.

а)       И

Рис. 7.1. Виды сварных соединений

Сварочные соединения широко применяются в промышленности, выбор технологии сварки определяется видом применяемых материалов, требованиями к последующей эксплуатации изделия и др. факторами. По виду энергии, используемой для нагрева материала, все методы сварки можно разделить на шесть групп: 1) электрическая, 2) химическая, 3) механическая, 4) лучевая, 5) элек­тромеханическая, 6) химико-механическая.

Развитие сварки привело к появлению новых ее видов, к расширению возможностей и облас­ти ее применения. Новые виды сварки, вследствие высокой концентрации энергии и малой длитель-

229

ности процесса (сварка электронным лучом, взрывом, лазерная, ультразвуковая, холодная сварка), характеризуются отсутствием реакций образования оксидов и других соединений от взаимодействия свариваемых металлов с газами и флюсами, что обеспечивает более высокую прочность сварки и возможность соединения таких материалов, которые не свариваются традиционными способами.

Наиболее широкое применение в промышленности получили следующие виды соединений: электросварка (электродуговая, плазменная, электрошлаковая), электромеханическая (контактная, диффузная) и газовая.