§ 1. ОСНОВНЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ

Сварка давлением с быстрым нагревом без защитной среды охватывает большую группу технологических процессов, имеющих наибольшее промышленное значение благодаря простоте выполнения и высокой производительности. Характерные особенности этих процессов определяются не столько малой длительностью нагрева, который иногда затягивается до нескольких ми-цут, сколько быстротой пластической деформации, в ходе которой непосредственно формируется соединение.

Находят применение следующие Р, Г-процессы: а) прессовая сварка: б) сварка сопротивлением и с нагревом т. в. ч., в) сварка оплавлением и радиочастотная сварка; г) сварка взрывом. Некоторые из этих процессов (сварка сопротивлением, оплавлением и с нагревом т. в. ч.). часто осуществляются и в защитных средах (см. гл. VII).

Все Р, Г-процессы можно классифицировать: 1. По температуре зоны сварки; а) низкотемпературные процессы — температура сварки близка к температуре рекристаллизации (прессовая сварка); б) высокотемпературные без оплавления (сварка сопротивлением и т. в. ч.); в) высокотемпературные с оплавлением (сварка оплавлением и радиочастотная сварка).

2.По характеру нагрева: а) общий нагрев (печной при прессовой сварке); б) местный сразу по всему свариваемому сечению (сварка оплавлением); последовательный (радиочастотная сварка, сварка взрывом). Сварка сопротивлением и с нагревом т, в. ч. производится в обоих вариантах (при стыковой сварке одновременно по всему сечению; при сварке труб продольным швом — последовательно).

3.По характеру деформирования: а) одновременно по всему сечению; б) последовательно (в соответствии с условиями нагрева).

4.По источнику нагрева: а) внешний (нагрев в печи или газовым пламенем); б) внутренний (электрическим током; теплом, 82

выделяемым при пластической деформации, например, при сварке .взрывом).

Общим для всех Р, Г-процессов является их осуществление на воздухе (без специальной защиты). При этом окисные пленки, как правило, разрушаются и удаляются за счет пластической деформации зоны соединения.

§ 2. ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА УСЛОВИЯ СВАРКИ ДАВЛЕНИЕМ БЕЗ ЗАЩИТЫ (ПРИ Р, Г-ПРОЦЕССАХ)

При сварке давлением необходимо сблизить поверхности металла до физического контакта, создать на них активные центры и предупредить разрушение образовавшихся узлов схватывания после снятия сварочного давления. Эти требования в одинаковой мере справедливы и при холодной сварке и при сварке с нагревом.

Нагрев — важнейший фактор, влияющий на процесс сварки давлением, так как он активно воздействует на все его элементы: на условия образования физического контакта (изменяются параметры пластической деформации); на условия очистки поверхностей металла (растет скорость окисления и изменяются свойства окисных пленок); на условия образования активных центров (вследствие термической активации и других причин) и, наконец, на условия сохранения соединения при снятии нагрузки (в результате уменьшения склонности материала к хрупкому разрушению). Термомеханический цикл сварки может также существенно влиять на свойства соединения (стыка и зоны термического влияния сварки).

В настоящей главе рассмотрены только процессы сварки, в которых совместное действие температуры и давления ограничено малыми отрезками времени (обычно до нескольких секунд).

Прочность большинства металлов и сплавов с ростом температуры монотонно понижается (рис. 45). У железа и сталей перлитного класса при Г-200 -5- 400° С прочность несколько увеличивается. Сопротивление пластической деформации зависит от схемы деформирования (оно растет с увеличением составляющей гидростатического давления) и от условий его выполнения: при адиабатическом 6*83

О 200 Ш 600 WO WOO 'С Тепператдра

Рис. 45. Зависимость предела прочности металлов от температуры при кратковременных испытаниях [66]:

/ — олово; 2 — свинец; 3 — цннк; 4 — алюминий; 5 — магний; 6 — медь; 7 — никель; 8—МСт. 2; S—сталь У12; 10 — сталь 9X2