Типы сварных соединений

Сущность и классификация процессов сварки

Общие сведения, основные термины и определения.

Введение

Сварка - один из наиболее распространенных способов соединения материалов. До % изделий из металлов и пластмасс изготавливаются с помощью сварки и родственных технологий (резка металлов, нанесение покрытий - наплавка, напыление - поверхностное упрочнение, выплавка и переплав сталей и сплавов).

Историческая справка

Сварка была изобретена в России

1802г. - профессор В.В. Петров открыл явление электрической дуги.

1882г. - Н.Н. Бенардос открыл возможность соединения металлов с помощью электрического тока: предложил способ резки дугой с угольными электродами.

1888г. - Н.Г. Славянов предложил в качестве электрода использовать металлический стержень. Ему принадлежат первые работы по автоматизации сварки.

30-е годы XX века - под руководством Патона Е.О. разработана автоматическая и полуавтоматическая сварка под флюсом.

40-е годы - предложена защита сварочной дуги с помощью газа.

1949г. - разработан способ электрошлаковой сварки для соединения металла большой толщины.

50-60-е годы - электроннолучевая сварка, лазерная сварка и резка металлов.

1969г. - первая сварка в космосе.

В настоящее время основные направления развития сварочного производства - разработка новых материалов, обеспечивающих высокое качество сварных швов и автоматизация процессов сварки.

Сварка - процесс получения неразъемного соединения посредством установления межатомных связей между свариваемыми деталями при их местном или общем нагреве или деформации или при совместном действии того и другого (ГОСТ 2601-84).

Энергия, необходимая для установления межатомных связей, называется энергией активации. Она может быть термической (нагрев) и механической (например, сдавливание). В соответствии с этим различают сварку плавлением и давлением.

При всех способах сварки плавлением кромки изделия (основной металл) (рис.......) оплавляются источником нагрева, смачиваются и покрываются жидким металлом. Этот жидкий металл образует металлическую ванну, которая называется сварочной ванной. После кристаллизации ванны образуется металл шва или сварной шов.

Источником нагрева может быть сварочная дуга, химическая реакция, электронный луч, лазерный луч, плазма.

Неразъемное монолитное соединение, полученное в процессе сварки, называется сварным соединением. На рис. схематично показано сварное соединение: 1 - металл шва, 2 - зона термического влияния (ЗТВ), 3 - основной металл вне зоны термовлияния. ЗТВ - участок основного металла, при сварке нагревающийся до температуры 400С^о-Т_пл, вследствие чего в нем про исходит изменение структуры и свойств металла, в большинстве случаев весьма неблагоприятное: увеличивается хрупкость металла, снижается ударная вязкость, увеличивается склонность к коррозии.

При сварке давлением (рис......) к изделию прикладывается усилие сжатия. Это усилие может быть либо статическим, либо динамическим. Благодаря пластическому деформированию происходит сдвиг и трение соприкасающихся кромок деталей, что приводит к установлению межатомных связей. Для ускорения процесса пластического деформирования зона сварки может быть дополнительно подвергнута местному нагреву. Источником нагрева может быть электрический ток, печь, химические реакции и т.д.

По ГОСТ 19521-74 устанавливаются три класса сварки:

Термический класс объединяет способы сварки, которые осуществляются с нагревом свариваемых деталей.

Термомеханический класс объединяет способы, которые осуществляются при совместном воздействии тепловой и механической энергии (давление). При этом сварные соединения образуются при оплавлении или без оплавления стыкуемых деталей.

Механический класс объединяет способы, при которых соединение деталей происходит под воздействием механической энергии (давление, ультразвук, взрыв и т.д.).

При сварке плавлением применяют стыковые, угловые, тавровые и нахлесточные соединения.

В стыковом соединении (рис.) свариваемые элементы располагаются в одной плоскости. Стыковые соединения наиболее распространены. Толщина свариваемых изделий практически не ограничена (до нескольких метров). Преимущества соединения - легкость получения, надежность, равномерность передачи усилия от одного сваренного элемента к другому.

В угловом соединении (рис.) свариваемые элементы располагаются под прямым углом и свариваются в месте примыкания торцев.

В тавровом соединении (рис.) к боковой поверхности одного элемента под определенным углом торцем приваривается другой элемент.

При нахлесточном соединении (рис.) свариваемые элементы располагаются параллельно друг другу с некоторым перекрытием. При этом наблюдается повышенный расход металла, поэтому толщина элементов ограничена 60 мм. Распределение силового силового потока неравномерно. Такие соединения плохо работают в условиях знакопеременных динамических нагрузок. Их не применяют в условиях низких температур. Между элементами может попасть влага или вызывающие коррозию cреды. Сложно обнаружение дефектов швов. К преимуществам соединения можно отнести облегчение сборки под сварку и отсутствие необходимости подготовки кромок. Нахлесточное соединение - единственное, которое можно получить с помощью точечной контактной сварки.

Дата добавления: 2014-01-06