3. Сварные соединения

3.1. Способы сварки, область применения, достоинства и недостатки

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

Сварные соединения являются наиболее совершенными неразъемными соединениями, т.к. лучше других приближают составные детали к целым и позволяют изготовлять детали неограниченных размеров. Прочность статических соединений при статических и ударных нагрузках доведена до прочности деталей из целого материала.

Существует несколько наиболее распространенных способов сварки: электродуговая, электрошлаковая, контактная и газовая.

При электродуговой сварке под действием тепла, выделяемого электрической дугой, оплавляются соединяемые элементы, и оплавленный металл вместе с металлом электрода, обмотанным защитным покрытием или под слоем флюса, образует прочный шов. Этим способом свариваются конструкционные материалы любых марок, титан, чугун, алюминивые и медные сплавы. Сварка может выполняться с помощью сварочных автоматов и полуавтоматов или вручную. В первом случае обеспечивается более высокое качество шва, большая производительность и экономичность процесса, особенно в серийном производстве. Ручная дуговая сварка используется, когда по условиям производства, когда применения автоматических и полуавтоматических способов невозможно.

Электродуговая сварка в среде защитного газа (аргона или гелия) применяется при сваривании высоколегированных сталей, алюминиевых, магниевых сплавов, меди, молибдена и др. металлов и сплавов. Разновидностью электродуговой сварки в среде защитного газа является атомно-водородная сварка, применяемая при сваривании алюминия, низколегированных конструкционных и хромоникелевых нержавеющих сталей. В процессе сварки водород сгорает, и факел его пламени надежно защищает сварочную ванну от воздействия кислорода воздуха.

Электрошлаковая сварка позволяет сваривать металл практически неограниченной толщины. Нагревание металла осуществляется за счет тепла, выделяющегося при прохождении тока через электропроводящую шлаковую ванну, от электродов к соединяемым частям детали.

Соединение деталей с помощью контактной электросварки происходит за счет разогрева стыка теплом, выделяющимся при прохождении тока через место контакта соединяемых деталей при одновременном действии силы, сжимающей их. Чаще всего применяется точечная, стыковая, роликовая и коротко импульсная сварка.

При газовой сварке оплавление элементов деталей и прутка присадочного материала происходит в струе газового пламени. Такая сварка применяется при соединении деталей из металлов или сплавов с различными температурами плавления, а также пластмассовых деталей.

Достоинства газовой сварки являются возможность сваривать неметаллические материалы и независимость от источников электроэнергии.

Недостатки: возможность значительного коробления деталей, ограничение толщины свариваемых деталей (не более 30-40 мм), более низкая прочность швов чем при дуговой сварке.

При электродуговой сварке, в зависимости от расположения свариваемых деталей, различают соединения стыковое, нахлесточное, впритык или тавровое, угловое.