 Сварка – это соединение цельных деталей, создающее непрерывность материала между соединяемыми деталями. Сварка вообще предполагает сплавление соединяемых деталей, в отличие от пайки, при которой плавится только присадочный материал. Таким образом, при сварке также гарантируется непрерывность характеристик материала соединяемых таким образом деталей. Из вышеизложенного следует, что сварка представляет собой неразъемное соединение, которое также отличается от других неразъемных соединений (например, гвоздей или клея), не создающих сплошного металла.
Развитие сварки
Со времен Средневековья железные детали соединяли, нагревая их до красного каления в кузнице, а затем ковывая их до однородности. Однако, чтобы иметь процедуры сварки с однородными и воспроизводимыми характеристиками, в 1901 году необходимо было прийти к ацетиленовой сварке, при которой детали соединялись путем сплавления кромок. В этом процессе сварки энергия, необходимая для расплавления деталей, обеспечивалась за счет сгорания газа (в данном случае ацетилена) с чистым кислородом. При достижении достаточно высоких температур (и выше температуры плавления железа) операция ковки для соединения деталей отпадала, что способствовало простоте и повторяемости операции.
В начале 20-го века были разработаны электрические генераторы, достаточно мощные, чтобы генерировать дугу, достаточную для плавления железа. Первым процессом сварки, который был разработан с использованием энергии электрической дуги, был процесс незащищенным электродом, от которого в настоящее время полностью отказались в пользу процесса сварки покрытым электродом, при котором покрытие выполняет целый ряд основных функций для получения качественного соединения. На сегодняшний день, сварка покрытыми электродами является наиболее распространенным процессом в мире. В 1925 году был разработан процесс контактной сварки, который сейчас широко используется в промышленности при крупномасштабном производстве.
Во время Второй мировой войны ощущалась необходимость производить сварные соединения хорошего качества с производительностью, намного большей, чем та, которую можно было бы дать покрытым электродом, поэтому в США было начато изучение процессов непрерывной проволоки и подробно дуга под флюсом, которая обеспечивает абсолютно большую производительность и воспроизводимость, чем процессы с покрытыми электродами.
После войны (1950-е годы) процессы MIG и MAG были разработаны так, чтобы иметь производительность, сравнимую с производительностью дуги под флюсом, хотя и с большей гибкостью использования. Параллельно был разработан процесс TIG, который позволял очень точно контролировать характеристики сварки и осуществлять непрерывную обработку, чего не позволял покрытый электрод. Наконец, в семидесятые годы были разработаны концентрированные энергетические процессы, т.е. электронно-лучевой и лазерный, которые позволяют ограничить область модифицированного сваркой материала. В настоящее время проводятся исследования диффузионной сварки, при которой свариваемый материал не доводится до плавления, а подвергается давлению при температуре, достаточно высокой для того, чтобы атомы кристаллической решетки диффундировали по разделяющей поверхности деталей, поэтому соединения производиться при относительно низких температурах.
Сварочные применения
Сварку применяют в основном для изготовления емкостей, подвергающихся значительным нагрузкам (в основном из-за давления), котельные работы или для возведения более или менее сложных несущих конструкций (столярные изделия). Помимо этих двух применений, которые уже охватывают чрезвычайно обширную область применения, сварка используется в конструкции транспортных средств, как морских, воздушных, так и наземных. Первоначальное развитие сварки произошло именно из этой области применения, в частности из необходимости судостроения, требовавшего соединения чрезмерно толстых листов для гвоздей со значительным сопротивлением и по возможности ограниченным весом. Основной характеристикой сварки является создание монолитных конструкций, т.е. конструкций, не имеющих разрывов характеристик при наличии соединений. Эта особенность сварки имеет большое значение как тогда, когда требуется равномерная механическая стойкость, так и когда требуется равномерная стойкость к внешним воздействиям (например, коррозии). Учитывая эти характеристики, сварка имеет широкое применение в различных областях техники:
- Машиностроение: строительство механических конструкций сложной формы, подвергающихся значительным нагрузкам.
- Гражданское строительство: строительство металлических конструкций для поддержки зданий или мостов.
- Химическая инженерия: строительство сосудов (напорных и без), корпусов насосов, корпусов клапанов и трубопроводных сетей.
- Ядерная техника: корпуса реакторов, трубопроводы, конструкции безопасности и защитной оболочки.
- Транспортное машиностроение: строительство наземной и морской техники.
- Авиационная техника: несущие конструкции самолетов.
Проверка сварных швов
Последствия безопасности, связанные с использованием сварки, особенно в области сосудов под давлением и гражданского строительства, наложили критерии обеспечения надежности сварных швов. Этот контроль происходит в два отдельных этапа:
- Контроль персонала и процессов (профилактический контроль)
- Контроль сварных соединений (производственный контроль)
К слову. Дуговая сварка полезна как в случае необходимости сварки очень маленьких и тонких поверхностей , так и в случае соединения больших толщин.
Контроль и аттестация сварочных процессов
Если сварка связана с проблемами безопасности, она должна выполняться только квалифицированным персоналом и с использованием квалифицированных процедур. Квалификационные стандарты процедур различаются в зависимости от области применения и в зависимости от свариваемого материала. В частности, в Европе для квалификации сварщиков соблюдаются евростандарты EN 15614-1 и для квалификации процедур EN UNI 288, а в США применяются стандарты секции ASME. Как правило, для аттестации процесса необходимо изготовить валики, которые проверяют неразрушающими методами и из которых получают образцы для разрушающих испытаний (растяжение, изгиб, упругость и т.д.).
Проверка сварных соединений после изготовления
Сварные соединения после выполнения подвергаются более или менее обширному неразрушающему контролю, в зависимости от требуемой надежности соединения, причем в течение заранее установленного количества метров сварки или соединений (в зависимости от области применения), изготовленных другие шарики, которые будут подвергнуты разрушающим испытаниям (как правило, наиболее значимым из тех, которые уже прошли при квалификации процесса).
|
