Поры, наблюдаемые в сварных швах, связаны с процессами выделения газов в макро- и микрообъемах.

При объемном пересыщении металла сварочной ванны газами, вызванном уменьшением растворимости из-за снижения температуры металла, в основном образуются макропоры. Рост пузырьков газа в этом случае происходит в основном в результате конвективной диффузии газа из окружающих объемов металла. Скорость роста пузырьков определяется степенью пересыщения ванны газами и скоростью десорбции газов в зародыш.

В практике сварочного производства известны случаи разрушения сварных соединений непосредственно в процессе сварки в области температур, близких к температуре плавления. Такие разрушения получили название горячих трещин.

Горячие трещины встречаются не только при сварке, но и при литье, горячей обработке давлением, термической обработке, а также при работе металлических конструкций в условиях высокотемпературного нагружения.

Перед сборкой заготовок проверяют чистоту поверхности металла, который должен быть тщательно очищен от грязи, ржавчины, окалины, масел и инородных включений. Проверяют габариты заготовок, качество разделки кромок и углы их скоса, а при сварке алюминия и его сплавов — качество очистки поверхности от пленки окиси.

Внешний осмотр и обмеры сварных швов и соединений являются первыми контрольными операциями по приемке готового сырья узла или изделия. Им подвергают все сварные швы независимо от того, как они будут испытаны в дальнейшем.

Внешним осмотром выявляют такие наружные дефекты, как непровары, наплывы, прожоги, незаваренные кратеры, подрезы, трещины, поверхностные поры, смещение свариваемых деталей.

Главной особенностью электрошлаковой сварки (ЭШС) является принципиальное различие процесса электрошлаковой сварки в его начале и дальнейшем протекании, когда сварочная цепь электрического тока проходит по электроду, жидкому шлаку и основному металлу, обеспечивая расплавление основного и присадочного металлов, а также постоянно поступающего в ванну специального флюса. Ванна расплавленного шлака за счет меньшей, чем у расплавленного металла плотности, постоянно находясь в верхней части расплава, исключает воздействие окружающего воздуха на жидкий металл и очищает капли электродного металла, проходящие через шлак, от вредных примесей.

Электронно-лучевую сварку успешно применяют в нижнем положении вертикальным лучом, для вертикальных и горизонтальных швов – горизонтальным лучом с неполным и сквозным проплавлением. Сварка в нижнем положении рекомендуется для стальных изделий толщиной до 40 мм и изделий из титановых и алюминиевых сплавов толщиной до 80 мм. Горизонтальным лучом со сквозным проплавлением сваривают металлы толщиной до 400 мм. Для сварки металлов, имеющих высокую теплопроводность или большую температуру плавления, а также деталей больших толщин применяется электронный луч с высокой плотностью энергии. При сварке легкоплавких и легкоиспаряющихся металлов (Al, Mg) и деталей небольших толщин (до 3 мм) применяют электронный луч с малой плотностью энергии или с импульсным нагревом, когда действие луча на изделие чередуется с паузами. В этом случае испарение металла с поверхности сварочной ванны незначительно.

Сварку электрозаклепок можно вести в любом пространственном положении. Для получения нахлесточного соединения хорошего качества необходимо обеспечить плотное прилегание листов с зазором не более 0,5 мм. Места сварки следует тщательно зачищать, так как вероятность образования в заклепке пор и трещин повышена. Для предупреждения прожога в нахлесточных соединениях с обратной стороны можно установить медные подкладки. Электрозаклепки можно сваривать вольфрамовым или плавящимся электродом. Состав защитного газа зависит от типа электрода и состава металла. Размеры электрозаклепки и ее свойства зависят главным образом от силы сварочного тока, напряжения и времени горения дуги. При сварке вольфрамовым электродом используют сварочные пистолеты, конструкция которых позволяет поджать верхний лист к нижнему. Хорошее качество сварки заклепок достигается при толщине верхнего листа до 2 мм. Во избежание загрязнения рабочего конца электрода дугу возбуждают с помощью осциллятора. При увеличении сварочного тока и времени горения дуги глубина проплавления и диаметр заклепки растут.

Термитная сварка основана на самораспространяющемся горении экзотермических смесей из оксидов металлов и восстановителей. В отличие от обычного (пламенного) горения, оно может происходить в замкнутых объемах или даже в вакууме, так как термитные реакции протекают с участием кислорода, содержащегося в оксидах. Основными достоинствами термитной сварки являются ее быстрота, энергетическая автономность, простота осуществления и высокая производительность. Выделяют четыре основные разновидности термитной сварки:

Сущность способа

Сварку в защитных газах можно выполнять неплавящимся, обычно вольфрамовым, или плавящимся электродом. В первом случае сварной шов получается за счет расплавления кромок изделия и, если необходимо, подаваемой в зону дуги присадочной проволоки. Плавящийся электрод в процессе сварки расплавляется и участвует в образовании металла шва. Для защиты применяют три группы газов: инертные (аргон, гелий); активные (углекислый газ, азот, водород и др.); смеси газов инертных, активных или первой и второй групп. Выбор защитного газа определяется химическим составом свариваемого металла, требованиями, предъявляемыми к свойствам сварного соединения; экономичностью процесса и другими факторами.

Лазерная сварка, в отличие от электронно-лучевой, также обеспечивающей высокую концентрацию энергии, не требует вакуумных камер. Ее ведут либо на воздухе, либо в защитных газах (Ar, He, CO2).

Оборудование для лазерной обработки вообще и для сварки в частности (рис. 1) включает в себя следующие основные элементы: источник когерентного излучения – технологический лазер; систему транспортировки, отклонения и фокусировки излучения; систему наблюдения; систему газовой защиты изделия; оснастку для крепления и перемещения изделия; средства контроля параметров процесса.

Контактная сварка – один из наиболее распространенных и быстро развивающихся способов получения неразъемных соединений самых разнообразных конструкционных материалов в широком диапазоне толщин и сечений. В настоящее время около 40 % всех сварных соединений выполняется с помощью контактной сварки. По форме выполнения сварных соединений существует три основных вида контактной сварки: стыковая, точечная и шовная.

Сварка под флюсом (рис. 1) является самым распространенным способом механизированной дуговой сварки плавящимся электродом. При сварке под флюсом применяется электродная проволока 1 большой длины, свернутая на кассету или в бухту. Ее подача в зону дуги по мере плавления, а также перемещение вдоль свариваемых кромок механизированы и осуществляются сварочным автоматом, имеющим специальные устройства – бункер 2 для внесения в зону сварки флюса и отсоса 11 нерасплавившейся его части 10 со шва для возврата в бункер. Перед началом процесса засыпают флюс вдоль свариваемых кромок в виде валика толщиной 50–60 мм. Возникающая при включении автомата дуга 3 горит между концом электрода и изделием. Под действием тепла дуги плавятся электродная проволока 1, основной металл 4 и часть флюса 5. Дуга горит в закрытой полости 6 (газовом пузыре), ограниченной в верхней части оболочкой шлака, а в нижней – сварочной ванной 7. Полость заполнена парами металлов, флюса и газами. Возникающее статическое давление поддерживает флюсовый свод, который предотвращает разбрызгивание жидкого металла и нарушения в формировании шва.

Основателями способа электродуговой сварки можно назвать двух великих русских изобретателей Н.Н Бенардоса и Н.Г. Славянова. Первым в мире выдвинул идею создания устройства для сварки металлическим электродом Н.Н Бенардос, он же с 1882 года на практике использовал для сварки батарею свинцово-кислотного аккумулятора. Первым же источник сварочного назначения в 1888 году создал Н.Г. Славянов, он применил генератор постоянного тока и для улучшения условий горения сварочной дуги включил в цепь балластный реостат.

Сварка это процесс получения неразъемного соединения посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве, или пластическом деформировании, или совместном действии того и другого. В настоящее время создано очень много видов сварки. Все известные виды сварки принято классифицировать по основным физическим, техническим и технологическим признакам.