3. Специальные методы сварки.

Электрошлаковая сварка. При электрошлаковой сварке для расплавления кромок свариваемых деталей и элект­родного материала используют тепло, выделяющееся при прохождении электрического тока через расплавленный шлак. Дуга при этом способе сварки отсутствует. Электрошлаковая сварка применяется для сварки крупных деталей.

При электрошлаковой сварке расход электроэнергии по сравнению с автоматической сваркой под  флюсом снижается в 1,5—2 раза, расход флюса — в 20—30 раз.

Сварка трехфазной дугой. Сущность способа заклю­чается в том, что к двум электродам 1 и 2, закрепленным в специальном электрододержателе, и к сварива­емому изделию подводится переменный ток от трех фаз источника питания. При сварке горит не одна дуга, а од­новременно три однофазных: по одной между каждым из электродов и свариваемым металлом. Горение в сварочной зоне одновременно трех дуг обеспечивает    хорошую     стабильность и высокую производительность процесса.

Сварка в защитных газах. Этот метод заключается в том, что дуга горит в струе защитного газа, оттесняюще­го воздух из зоны сварки и защищающего металл от вредного воздействия газов, содержащихся в атмосфе­ре. В качестве защитного газа могут быть использованы инертные газы: аргон и гелий; активные газы: водород, смесь водорода и азота, углекислый газ и др.

Сварка трением. Сварка трением относится к механи­ческому способу сварки. Одну из свариваемых деталей укрепляют неподвижно в суппорте токарного станка, а другую — в патроне станка. В процессе сварки к вращающейся детали прижимают неподвижную деталь и трущиеся поверхности деталей надеваются. После дости­жения пластичного состояния мест соединения станок останавливают и с усилием прижимают неподвижную деталь к подвижной. Детали при этом надежно свари­ваются.

Сварка ультразвуком. Ультразвук можно использо­вать как источник энергии, создающий сварные соедине­ния.

Ультразвук — это волнообразно распространяющееся колебательное движение частиц различных сред (тазов, жидкостей, твердых тел), при котором колебания проис­ходят с частотой более 16000—20000 Гц. Ультразвуковые колебания разрушают окисную пленку и вызывают в ме­стах контакта пластичное течение металла. Ультразвуком можно сваривать металлы и некоторые пластмассы.

4. Физические, химические и технологические свойства сварки.

Механические свойства сварного соединения в целом являются свойствами комплексными, так как они зависят от соотношения механических свойств металла шва, металла зоны термического влияния и основного металла. Если исходить из свойств основного металла, то очевидно, что сварное соединение на конструкционных сталях можно считать доброкачественным, если оно обеспечивает величины предела прочности и предела текучести не ниже, чем у основного металла, при достаточном запасе пластичности. Механические свойства металла шва зависят от следующих факторов: 1) выбора сварочных материалов (электродов, проволоки, флюса); 2) химического состава основного металла; 3) режима сварки и технологии сварки; 4) размеров (особенно толщины) изделия и скорости охлаждения; 5) величины пластических деформаций в металле шва. Напомним, что по ГОСТ 9467-60 каждый тип электрода обеспечивает определенные механические свойства металла шва применительно к определенной марке стали (например, для типов Э42-Э55 на Ст. 3). Переход к сварке более легированной стали приводит к необходимости дополнительного легирования металла шва и получению более высоких механических свойств. Такое же положение и при сварке под флюсом. При ручной сварке режим ее изменяется в сравнительно узких пределах, поэтому, как показали отдельные исследования, влиянием режима сварки на механические свойства можно пренебречь. При автоматической и полуавтоматической сварке все параметры режима сварки изменяются в значительно более широком диапазоне и это необходимо учитывать. Толщина изделия, особенно при толщинах более 25-30 мм, может резко изменить скорость охлаждения металла шва и повлиять на его механические свойства.

Формирование сварного соединения при сварке плавлением сопровождается сложными диффузионными процессами в жид­кой и твердой фазах, которые приводят к изменению химиче­ского состава в различных зонах, выделению или перераспреде­лению примесей и легирующих элементов. При рассмотрении явления концентрационного переохлаждения уже указывалось на то, что состав кристаллизующейся твердой фазы будет от­личен от состава исходного расплава. Вследствие этого по мере увеличения количества затвердевшего металла состав остающе­гося расплава, так же как и состав образующейся твердой фазы, будет постоянно изменяться. Поэтому при неизменности общего количества примесей в кристаллизующемся объеме сварочной ванны содержание их в различных участках шва неодинаково, что может приводить как к изменению прочност­ных характеристик, так и к снижению показателей сваривае­мости.