ПЕРЕДМОВА
Специальные способы сварки
У теперішній перед вищою школою постало завдання подальшого поліпшення підготовки інженерів у Вузах як по загальтехнічним, так і по спеціальним дисциплінам на базі останніх здобутків науки та виробництва. У зв'язку з цим необхідно показати існуючи у теперішній час досягнення у галузі виготовлення зварних конструкцій як в нашій країні, так і за рубежем. Тому дисципліна „Спеціальні способи зварювання” введена у програму підготовки спеціалістів та магістрів згідно кредитному модулю НП-08 професійного спрямування „Технологія та устаткування зварювання”, „Зварювальні установки”, „Технологія та устаткування відновлення та підвищення зносостійкості машин” на базі бакалаврської програми 0923 „Зварювання.
Загалом зварювальність матеріалів характеризується придатність матеріалу до утворення нероз'ємного з’єднання при раціональному технологічному процесі. У теперішній час можна нарахувати більш ніж 50 різноманітних технологічних процесів створення нероз'ємного з’єднання металевих та інших деталей. Необхідно відмітити, що один з найстарших способів зварювання, що практично не застосовується у теперішній час – це, ковальське зварювання, при якій з’єднання деталей здійснюється за допомогою їх спільного деформотування. Сучасні процеси зварювання – електродугова, газова, сварка опором та інші – основані на місцевому сплавлені деталей, які з’єднуються.
Образование физического контакта и сварка деталей путем использования концентрированных и термомеханических источников энергии, таких как электрическая дуга, теплота расплавленного шлака или теплота химической реакции например при кислородно-ацетиленовой и термитной сварке приводят к вынужденному расплавлению большого объема металла в шве или к большой пластической деформации шва, что приводит к появлению значительных пластических деформаций деталей и появлению в них напряжений, которые в дальнейшем могут способствовать разрушению сварных конструкций.
В седине XX-го века (1960-1970 годах) стало понятно, что существующие способы сварки плавлением (газовая, электродуговая, в среде углекислого газа, под слоем флюса, электрошлаковая) или давлением (кузнечная, газопрессовая, стыковая контактная, холодная), не могут удовлетворить требования конструкторов и технологов, создающих принципиально новый класс конструкций (атомные реакторы, космические станции) и соединения из специальных материалов (композиционных, высокотемпературных и т.д.).
Исследования показали, что остаточная деформация при сварке плавлением или давлением зависит от объема расплавленного металла. Так при сварке плавлением в зависимости от условий физического контакта она зависит от толщины деталей и находятся в пределах 50... 80 %.
Было установлено, что для получения соединения без значительной остаточной деформации или значительного расплавления металла, необходимо:
– стремиться к максимальной плотности энергии в контакте между свариваемыми кромками деталей;
– подготавливать свариваемые поверхности по высокому классу точности и чистоты;
– стремиться к нулевому наклепу или максимальной пластичности в контакте в процессе сжатия или сближения деталей.
Исходя из этих требований были разработаны новые способы сварки и резки: лазерная, плазменная, электронно-лучевая, диффузионная, трением, ультразвуковая, взрывом и импульсом магнитной энергии, выделенные в специальную группу, отличительной особенностью которой является возможность получения прецизионного соединения и резки, а также возможность соединения разнородных металлов и сплавов.
Известные учебные пособия по данной специальности, включая базовый учебник Г. А. Николаева и Н.А. Ольшанского «Специальные способы сварки» (М. : Машиностроение, 1975. — 232 с), не удовлетворяют требованиям действующих программ по подготовке специалистов и магистров, кредитний модуль НП-08, “Спеціальні способи зварювання” дисципліни циклу професійної та практичної підготовки. спрямування „Технологія та устаткування зварювання”, „Зварювальні установки”, „Технологія та устаткування відновлення та підвищення зносостійкості машин” на базі бакалаврської програми 0923 „Зварювання”. У останній час заявились нові підручники з даної дисципліні: Банов М.Д., Масаков В.В., Плюснина Н.П. Специальные способы сварки и резки. Издательский центр «Академия», 2009. — 208 с. ISBN 978-5-7695-4959-5; Квасницкий В.В. Спеціальні способи зварювання ______________________________________.
Умовно традиційні та спеціальні способи зварювання за впливом джерела нагріву на матеріали, можна класифікувати наступним чином:
| 1. Плазменно-дугове зварювання; 2. Електрошлакове зварювання; 3.Газове зварювання; 4. Магнітно-імпульсне зварювання; 5. Зварювання електронним променем; 6. Зварювання світловим променем - лазерне зварювання; | Традиційні способи зварювання |
| 7. Дифузійне зварювання у тому числі у вакуумі; 8. Зварювання металів тертям; 9. Ультразвукове зварювання; 10. Високочастотне зварювання; 11. Зварювання в медицині; 12. Зварювання та паяння полімерних матеріалів; 13. Зварювання вибухом; 14. Термітне зварювання; 15. Зварювання під водою; 16. Зварювання та паяння у космосі; 17. Гібридні способи зварювання ( Зварювання у твердому стані; 11. Холодне зварювання металів; 14. 15. Наплавлення металів; 16. Гібридні способи зварювання; 17. Паяння металів; 18. Плазменно-механічна обробка; | Спеціальні способи зварювання |
Глава 4. Электронно-лучевая сварка..........................................................27
4.1. Сущность и область применения электронно-лучевой сварки.......27
4.2. Технология электронно-лучевой сварки...........................................29
4.3. Оборудование для электронно-лучевой сварки................................34
Глава 5. Лазерная сварка-резка..................................................................41
5.1. Физическая сущность лазера..............................................................41
5.2. Технологическое применение лазера................................................44
5.2.1. Воздействие когерентного излучения
на вещество.................................................................................44
5.2.2. Лазерная сварка...........................................................................45
5.2.3. Лазеры в медицине......................................................................56
5.2.4. Лазерная резка материалов.........................................................59
5.4. Оборудование для лазерной обработки.............................................61
Глава 6. Химические способы сварки.........................................................75
РАЗДЕЛ III СПЕЦИАЛЬНЫЕ СПОСОБЫ СВАРКИ ДАВЛЕНИЕМ
Глава 7. Сварка трением.............................................................................78
7.1. Виды трения........................................................................................78
7.2. Способы сварки трением................................................................79
7.3. Технология сварка трением................................................................85
7.4. Оборудование для сварки трением....................................................93
7.5. Применение сварки трением.......................................................101
Глава 8. Диффузионно-вакуумная сварка................................................106
8.1. Физические основы диффузионно-вакуумной сварки..................106
8.2. Технология диффузионно-вакуумной сварки................................108
8.3. Оборудование для диффузионно-вакуумной сварки.....................115
8.4. Вакуумная гигиена диффузионно-вакуумной сварки....................121
8.5. Области применения диффузионно-вакуумной сварки................125
Глава 9. Прецизионная контактная сварка..............................................127
9.1. Физические основы прецизионной контактной сварки................127
9.2. Технология прецизионной контактной сварки..............................131
Глава 10. Ультразвуковая сварка.............................................................136
10.1. Сущность ультразвуковой сварки..................................................136
10.2. Оборудование для ультразвуковой сварки....................................138
10.3. Технология ультразвуковой сварки ...............................................150
10.4. Ультразвуковая сварка биологических тканей..............................151
Глава 11. Холодная сварка........................................................................156
11.1. Физическая сущность холодной сварки........................................156
11.2. Технология холодной сварки.........................................................161
11.3. Оборудование для холодной сварки..............................................165
11.4. Эффективность и области применения холодной сварки...........170
Глава 12. Сварка взрывом........ .................................................................174
12.1. Физическая сущность сварки взрывом......................................174
12.2. Кинематические и технологические параметры ....................180
12.3. Технологические особенности сварки взрывом.......................184
12.4. Особенности сварки крупногабаритных заготовок..................186
12.5. Устройство полигонов для сварки взрывом...............................191
12.6. Эффективность сварки взрывом и области ее применения. 193
12.7. Правила безопасной работы при сварке металлов взрывом .......193
Глава 13. Магнитно-импульсная сварка........................... .......................195
13.1. Физическая сущность магнитно-импульсной сварки..............195
13.2. Технология магнитно-импульсной сварки.................................196
13.3. Инструмент и оснастка............................. .................................198
13.4. Установки для магнитно-импульсной сварки..............................200
Словарь терминов......................................................................................202
Список литературы...................................................................................205