ЗВАРНІ СПОЛУКИ Загальні відомості та застосування
Зварне з'єднання - нероз'ємне. Воно утворюється шляхом зварювання матеріалів деталей у зоні стику і вимагає ніяких допоміжних елементів. Міцність з'єднання залежить від однорідності та безперервності матеріалу зварного шва та оточуючої його зони.
Види зварювання, що застосовуються в сучасному машинобудуванні, дуже різноманітні. Кожен з них має свої конкретні сфери застосування [6]. З усіх видів зварювання найпоширеніша електрична. Розрізняють два основні види електрозварювання: дугову та контактну.
Електродугове зварюваннязасноване на використанні теплоти електричної дуги для розплавлення металу. Для захисту розплавленого металу від шкідливої дії навколишнього повітря на поверхню електрода наносять товсту захисну обмазку, яка виділяє велику кількість шлаку та газу, утворюючи ізолююче середовище. Цим забезпечують підвищення якості металу зварного шва, механічні властивості якого можуть різко погіршитися під впливом кисню та азоту повітря.
З тією ж метою виробляють зварювання під флюсом. Цей вид зварювання в даний час є основним видом автоматичного зварювання. Продуктивність автоматичного зварювання під флюсом в 10. 20 разів і більша за ручну. Підвищення продуктивності досягають шляхом застосування струму 1000. 3000 А замість 200. 500 А при ручному зварюванні. Це забезпечує раціональне формування шва і підвищує швидкість зварювання.
У той час як при ручному зварюванні утворення шва досягається в основному за рахунок металу електрода (рис. 3.1 а), при автоматичному зварюванні шов формується значною мірою за рахунок розплавленого основного металу (рис. 3.1 б), що не тільки скорочує час , а й значно знижує витрату електродного матеріалу. Автоматичне зварювання підшаром флюсу забезпечує високі і, що особливо важливо, однорідні механічні властивості з'єднань, що не залежать від індивідуальних якостей зварювальника.
В електрошлаковому зварюванніджерелом нагріву служить теплота, що виділяється при проходженні струму від електрода до виробу через ванну шлаку. Електрошлакове зварювання призначене для з'єднання деталей великої товщини. Товщина деталей, що зварюються, практично не обмежується. Електрошлакове зварювання дозволяє замінювати складні та важкі цільнолиті та цільноковані конструкції звареними з окремих простих виливків, поковок та листів, що значно полегшує та знижує вартість виробництва. Це зварювання застосовне і для чавунних виливків.
При стиковому контактному зварюванні через деталі пропускають струм, сила якого досягає декількох тисяч ампер. Основна кількість теплоти виділяється в місці стику, де є найбільший опір; метал у цій зоні розігрівається до пластичного стану або навіть поверхневого оплавлення. Потім струм вимикають, а розігріті деталі здавлюють із деякою силою - відбувається зварювання металу деталей по всій поверхні стику. Цей вид зварювання рекомендують застосовувати для стикових з'єднань деталей площа поперечного перерізу яких порівняно невелика.
Приточковому контактному зварюванніз'єднання утворюється не по всій поверхні стику, а лише в окремих точках, до яких підводять електроди зварювальної машини.
Пришовному контактному зварюваннівузький безперервний або переривчастий шов розташований уздовж стику деталей. Це зварювання виконують за допомогою електродів, що мають форму дисків, які котяться в напрямку зварювання. Точкове та шовне зварювання застосовують у нахлесткових з'єднаннях переважно для листових деталей товщиною не більше 3.4 мм та тонких стрижнів арматурних сіток. На відміну від точкової шовне зварювання утворює герметичні сполуки.
Усі розглянуті види контактного зварювання високопродуктивні, широко застосовують у масовому виробництві для зварювання труб, арматури, кузовів автомобілів, металевої обшивки залізничних вагонів, корпусів літаків, тонкостінних резервуарів тощо.
Зварне з'єднання є найбільш досконалим з нероз'ємних з'єднань, тому що краще за інших наближає складові деталі до цільних.При зварному з'єднанні простіше забезпечують умови рівноміцності, зниження маси та вартості виробу.
Зварювання застосовують не тільки як спосіб з'єднання деталей, але і як технологічний спосіб виготовлення самих деталей.Зварні деталі в багатьох випадках з успіхом замінюють литі та ковані (рис. 3.2, деа— зубчасте колесо;б- кронштейн;в- корпус). Для виготовлення зварних деталей не потрібні моделі, форми або штампи. Це значно знижує їх вартість при одиничному та дрібносерійному виробництві. Зварювання таких виробів, як зубчасті колеса або колінчасті вали, дозволяє виготовляти їх більш відповідально.
Стінні частини (зубчастий вінець, шийка) з високоміцних сталей, а менш відповідальні (диск і маточина колеса, щока колінчастого валу) - з менш міцних та дешевих матеріалів. У порівнянні з литими деталями зварні допускають меншу товщину стінок, що дозволяє знизити масу деталей і скоротити витрату матеріалу. Велике поширення набули штампосварні конструкції (рис. 3.2,в),замінюють фасонне лиття, клепані та інші вироби. Застосування зварних та штампосварних конструкцій дозволяє у багатьох випадках знизити витрату матеріалу або масу конструкції на 30. 50%, зменшити вартість виробів на 1,5.2 рази.