Илья Мельников - Общие сведения о сварке, сварных соединениях и швах

В зависимости от вида энергии, применяемой при сварке, различают три класса сварки: термический, термомеханический и механический.

К термическомуклассу относятся виды сварки, осуществляемой плавлением, – местным расплавлением соединяемых частей с использованием тепловой энергии.

Источниками теплоты при сварке плавлением являются сварочная дуга, газовое пламя, лучевые источники энергии и теплота, выделяемая при электрошлаковом процессе.

Источники теплоты характеризуются температурой и концентрацией, определяемой наименьшей площадью нагрева в месте сварки и наибольшей плотностью тепловой энергии в месте нагрева. Эти характеристики определяют технологические свойства источников нагрева металла при сварке и наплавке.

Степень концентрации теплоты в электрической дуге в десятки раз, в плазме – тысячи, а в фотонном луче (лазерная обработка) – десятки тысяч раз выше, чем в газовом пламени.

Основные виды сварки термического класса – дуговая, газовая, электрошлаковая, электронно-лучевая, плазменная, лазерная, термитная и др.

Дуговаясварка – сварка плавлением, при которой нагрев осуществляют электрической дугой. Особым видом дуговой сварки является плазменная сварка, при которой нагрев осуществляют сжатой дугой.

Газоваясварка – сварка плавлением, при которой кромки соединяемых частей нагревают пламенем газов, сжигаемых на выходе горелки.

Электрошлаковаясварка – сварка плавлением, при которой для нагрева металла используют теплоту, выделяющуюся при прохождении электрического тока через расплавленный электропроводный шлак.

Электронно-лучеваясварка – сварка, в которой для нагрева используют энергию электронного луча. Теплота выделяется за счет бомбардировки зоны сварки направленным электронным потоком.

Лазернаясварка осуществлятся энергией светового луча, полученного от оптического квантового генератора – лазера.

При термитнойсварке используют теплоту, образующуюся в результате сжигания термит-порошка, состоящего из смеси алюминия и оксида железа.

К термомеханическомуклассу относят виды сварки, при которых одновременно используются тепловая энергия и давление, контактная, диффузионная, газопрессовая, дугопрессовая и др.

Основным видом этого класса является контактная сварка – нагрев осуществляется теплотой, выделяемой при прохождении электрического тока через находящиеся в контакте соединяемые части.

Диффузионнаясварка – сварка давлением, осуществляемая взаимной диффузией атомов контактирующих частей при относительно длительном воздействии повышенной температуры и при незначительной пластической деформации.

В прессовыхвидах сварки соединяемые части могут нагреваться пламенем газов, сжигаемых на выходе сварочной горелки (газопрессовая сварка), дугой (дугопрессовая сварка), электрошлаковым процессом (шлакопрессовая сварка), индукционным нагревом (индукционнопрессовая сварка), термитом (термитнопрессовая сварка) и т. п.

К механическомуклассу относят виды сварки, осуществляемые с использованием механической энергии и давления: холодная, взрывом, ультразвуковая, трением и др.

Холоднаясварка – сварка давлением при значительной пластической деформации без внешнего нагрева соединяемых деталей.

Сварка взрывом– сварка, при которой соединение осуществляется в результате вызванного взрывом соударения быстро движущихся частей.

Ультразвуковаясварка – сварка давлением, осуществляемая при воздействии ультразвуковых колебаний.

Сварка трением– сварка давлением, при которой нагрев осуществляется трением при вращении свариваемых деталей относительно друг друга.

Наплавка– процесс нанесения с помощью сварки слоя металла на поверхность изделия. Наплавку применяют для восстановления изношенных деталей и получения изделий с заданными свойствами поверхности.

Для наплавки применяют преимущественно дуговые виды сварки: ручную плавящимися и неплавящимися электродами, механизированную и автоматическую под флюсом и в защитных газах, вибродуговую, плазменную. Наряду с дуговой применяют газовую, электрошлаковую, индукционную, печную наплавку.

Известно несколько способов получения наплавленного легированного металла:

– использование легированного электродного стержня, электродной проволоки или ленты сплошного сечения и нелегирующих покрытий, флюса или защитного газа;

– использование проволок и лент с легирующими наполнителями в сочетании с нелегирующими покрытиями, флюсом или защитным газом;

– использование нелегированного электродного стержня, проволоки или ленты и легирующего покрытия или флюса;

– нанесение легирующих примесей в виде порошков, паст и т. д. на поверхность, подлежащую наплавке.

Ручную дуговую наплавку применяют при восстановлении изношенных поверхностей, устранении брака литья и для наплавки поверхностей со специальными свойствами.

Ручную дуговую наплавку выполняют плавящимся и неплавящимся электродами, расплавлением слоя сыпучего наплавочного материала.

Автоматическую наплавку под флюсом выполняют проволоками сплошного сечения и порошковыми, одним электродом, отдельными валиками, одновременно несколькими электродами и электродной лентой.

Наплавку вольфрамовым электродом проводят в среде аргона. Необходимые свойства наплавленного металла обеспечиваются применением присадочных проволок специального состава или вдуванием легирующих порошков в зону дуги.

Можно наплавлять в инертных газах и плавящимся электродом, однако применение той же технологии, что и для сварки, ведет к повышенному содержанию основного металла в наплавке, поэтому используют дополнительную присадочную проволоку.

Плазменная наплавка осуществляется несколькими способами:

– с подачей присадочной наплавочной проволоки;

– с подачей присадочного порошка в плазменную струю;

– по слою легирующего материала, нанесенного на поверхность изделия;

– с токоведущей присадочной проволокой;

– с двумя плавящимися электродами.

Электрошлаковая наплавка производится на плоские и цилиндрические поверхности для создания поверхностных слоев с особыми свойствами и для создания промежуточных слоев на кромках заготовок для последующей сварки. Техника электрошлаковой наплавки принципиально не отличается от техники сварки.