Сварные соединения. Сварные соединения – неразъемные соединения, основанные на использовании сил молекулярного сцепления и получаемые путем местного нагрева деталей до

2.3.1 Общие сведения

Сварные соединения – неразъемные соединения, основанные на использовании сил молекулярного сцепления и получаемые путем местного нагрева деталей до расплавленного состояния (сварка электродуговая, электрошлаковая и др.) или до пластичного состояния, но с применением механической силы (контактная сварка, сварка ковкой).

Сварное соединение является наиболее совершенным неразъемным соединением. Проще технология подготовительных операций. Сам процесс сварки производительнее и экономичнее клепки. Допускает широкое применение автоматизации, малошумен, обеспечивает герметичность соединения. Позволяет создавать изделия сложной формы и практически неограниченных размеров. Прочность сварных соединений приближается к прочности деталей из целого металла. Освоена сварка всех конструкционных сталей, цветных сплавов, пластмасс.

2.3.2 Типы сварки:

Наиболее распространенные типы сварки:

· электродуговая – ручная, полуавтоматическая, автоматическая; в среде защитных газов, под флюсом, обмазанными электродами (наиболее перспективна – автоматическая, для длинных швов и в массовом производстве);

· электрошлаковая (в шлаковой ванне; для сварки массивных деталей);

· контактная – точечная, шовная (меньшее количество теплоты; широко применяется в серийном и массовом производстве);

· газовая (низкое качество шва из-за пор);

· сварка давлением – кузнечно-прессовая и трением (преимущественно для тел вращения);

Специальные виды сварки:

· диффузионная (соединяет разнородные материалы, минимальное изменение свойств соединения по сравнению со свойствами основных материалов);

· электронно-лучевая и лазерная (меньшее количество теплоты из-за его высокой концентрации, узкая зона проплавления, малые деформации; позволяет делать сварку закаленных деталей);

· радиочастотная (производительный способ, преимущественно для сварки тонких труб);

· ультразвуковая (в приборостроении, для деталей малой толщины из однородных и разнородных металлов);

· сварка взрывом (преимущественно для нанесения покрытий);

· плазменная (высокая производительность; кроме сварки применяется для резки).

Весьма эффективны наплавки, повышающие износостойкость в 3…10 раз. Возможна наплавка слоя практически любого металла или сплава на заготовку из обычной конструкционной стали. Широко применяют восстановительные наплавки (клапаны автомобильных двигателей и дизелей, лемехи, бандажи ж/д колес, прокатные валки).

2.3.3 Достоинства сварных соединений:

1. Невысокая стоимость соединения вследствие малой трудоемкости и простоты конструкции сварного шва.

2. Относительно малая стоимость оборудования.

3. Возможность автоматизации процесса сварки.

4. Возможность получения герметичных соединений.

Недостатки сварных соединений:

1. Нестабильность качества шва, зависящая от квалификации сварщика. Этот недостаток существенно уменьшается благодаря применению автоматической сварки.

2. Трудность контроля качества сварного шва.

3. Сильное термическое влияние, в результате – остаточные внутренние напряжения, коробление.

4. Невысокая прочность шва, особенно при переменных режимах нагружения. Снижение прочности металла сварного шва и околошовной зоны происходит за счет изменения структуры металла (укрупнение зерна, повышение хрупкости), выгорания легирующих элементов. Коэффициент прочности шва по сравнению с основным металлом – 0, 9-1, 0, при недостаточно совершенной технологии сварки (ручная дуговая) – от 0, 8 и ниже. Коэффициент прочности можно повысить путем надлежащего подбора электродов и флюса, строгим соблюдением технологии сварки.

5. Большое влияние оказывает концентрация напряжений, обусловленная выпуклой формой шва. Она особенно сказывается при растяжении и срезе. Для уменьшения концентрации напряжений усиление шва снимают с плавным переходом к основному металлу или выполняют шов вогнутой формы.

Для повышения сопротивления усталости соединений сварные швы обрабатывают:

· Термически (отжиг) – для снятия термических остаточных напряжений;

· Упругопластическим деформированием – путем обдувки дробью, прокатки роликом или ультразвуковой виброобработкой для повышения прочности поверхностного слоя, сглаживания микронеровностей (повышения качества поверхности и снижения концентрации напряжений).

2.3.4 Виды сварных соединений

Сварные соединения по взаимному положению соединяемых элементов делятся на:

1. Соединения стыковые. Соединяемые элементы являются продолжением один другого, сварку производят по торцам.
2. Соединения нахлесточные. Боковые поверхности соединяемых элементов частично перекрывают одна другую.
3. Соединения тавровые. Соединяемые элементы перпендикулярны или реже наклонны один к другому. Один элемент торцом приваривается к боковой поверхности другого.
4. Соединения угловые. Соединяемые элементы перпендикулярны или наклонны один к другому и приваривается по кромкам.

Все перечисленные соединения могут быть: одно- и двухсторонними; без разделки или с различными видами разделок кромок.