Предисловие

1. Общие сведения о сварке

1.1. Физическая сущность сварки и ее классификация

1.1.1. Сварка

1.1.2. Пайка

1.1.3.Клейка

1.1.4. Соединение цементами

1.2. Развитие сварки в производстве сварных конструкций

1.3 Характеристика основных способов сварки

1.3.1. Сварка давлением

1.3.2. Сварка плавлением

2. Сварочная дуга

2.1. Электрические и тепловые процессы при сварке

2.1.1. Общие требования к сварочным источникам тепла

2.1.2. Электрические и тепловые свойства дуги

2.2. Процессы плавления и переноса металла при дуговой сварке

3. Металлургические процессы при дуговой сварке

3.1 Условия плавления металла и существования его в жидком виде

3.2. Физико-химические процессы при сварке плавлением

3.2.1. Особенности металлургических процессов при сварке

3.2.2 Защита расплавляемого при сварке металла

3.2.3 Взаимодействие металла сварочной ванны с электродными покрытиями и флюсом

3.3. Структура и свойства металла сварных соединений

3.4. Шлаковые и газовые включения в сварных швах

3.5. Трещины при сварке и их классификация

4. Свариваемость строительных сталей

5. Сварочные материалы

5.1. Электродная проволока

5.2. Стальные сварочные электроды

5.3. Электродные покрытия

5.4. Флюсы сварочные

5.5. Порошковая проволока

5.6. Краткие сведения о производстве электродов и флюсов

5.7. Материалы для сварки в среде защитных газов

Контрольные вопросы

Список литературы

Одним из основных технологических процессов в производстве строительных конструкций является соединение деталей и элементов с помощью сварки. Сварку применяют при изготовлении и монтаже металлических и железобетонных конструкций, технологических трубопроводов и оборудования из различных марок сталей, цветных металлов и сплавов, других материалов.

Производительность при обеспечении необходимого качества сварочных работ, эффективность строительно-монтажного производства и надежность конструкций зданий и сооружений в немалой степени определяются техническим уровнем и квалификацией специалистов.

Это тем более важно в условиях применения для конструкций трудносвариваемых эффективных сталей и сплавов, использования новых сварочных материалов и все более сложного сварочного оборудования, применения новых прогрессивных технологических процессов, повышенных требований к качеству создаваемой строительной продукции.

Содержание конспекта лекций соответствует учебной программе раздела «Сварка в строительстве» дисциплины «Металлы и сварка в строительстве». Материал дается несколько шире, что позволяет использовать его при работе над курсовыми и дипломными проектами.

Конспект лекций представлен несколькими частями с целью удобства пользования при незначительном тираже каждой части.

Для закрепления полученных знаний по предлагаемому материалу приводятся контрольные вопросы.

Прилагаемый список литературы позволяет студентам расширить познания по интересующим их темам и вопросам.

Представленные в конспекте лекции материалы могут быть полезны специалистам, работающим в области строительства.

1. Общие сведения о сварке

Проблема прочного соединения твердых материалов с давних пор имеет большое значение. Процессы соединения деталей из металла, дерева, камня, керамики, кирпича, пластмассы и т.п., а также разделения и дробления их дополняют друг друга и составляют основу обработки твердых материалов. Без этих процессов нельзя представить сейчас промышленность и строительство.

Существует две большие группы соединения твердых тел:

1. Механические способы соединения;

2. Способы соединения за счет молекулярных и атомных сил сцепления.

К первой группе относят различные виды болтовых соединений, заклепочные и клиновые соединения, плотная посадка и т.п.; ко второй - сварка, пайка, склеивание, соединение цементами и др.

Перечисленные способы соединения твердых тел различаются своими особенностями, и имеет свои области применения, дополняя друг друга, и позволяют выполнять самые различные производственные задачи.

Способы первой группы позволяют получать разъемные соединения, т.е. дающие возможность разъединять детали без их разрушения. Соединения второй группы в большинстве своем неразъемные.

Одним из основных способов второй группы является сварка, позволяющая соединять практически все металлы и их сплавы, стекло, пластмассы, керамику и т.п. Способы сварки все время совершенствуются, области применения их расширяются. Этого требует бурное развитие техники, использование новых материалов, создание новых оригинальных конструкций.

1.1. Физическая сущность сварки и ее классификация

Сварка представляет собой процесс образования неразъемного соединения однородных или разнородных тел за счет межмолекулярных или межатомных сил сцепления при нагревании и (или) пластическом деформировании.

Всякие твердые и жидкие тела представляют собой систему атомов или молекул, связанных между собой межатомными или межмолекулярными силами сцепления, которые являются результатом взаимодействия их электронных оболочек. Внутри объема тела эти силы сцепления взаимно уравновешены. Атомы и молекулы, находящиеся на поверхности тела, имеют свободные связи и могут при определенных условиях присоединять к себе другие атомы и молекулы (например, адсорбция газов, связь с поверхностными атомами другого твердого или жидкого тела.) Значит, для получения неразъемного соединения твердых тел необходимо обеспечить взаимодействие между поверхностными атомами тел. Для этого нужно сблизить кромки соединяемых деталей на расстояние, равное или меньшее межатомному расстоянию кристаллической решетки соединяемых тел (3-5)×10-10м.

Для жидких тел это выполняется легко за счет подвижности, смачивания поверхности, но для твердых тел возникают трудности, т.к. их поверхность даже после тщательной обработки имеет микроскопические неровности, впадины, бугорки и при соприкосновении они будут иметь контакт только в отдельных физических точках.

Кроме того, атомному сближению и сцеплению препятствуют пленки окислов или других химических соединений, адсорбированных газов и различные загрязнения, в результате чего в обычных условиях на поверхностях соединяемых тел не могут проявиться межатомные силы сцепления из-за отсутствия свободных связей.

1.1.1. Сварка

При сварке перечисленные трудности получения прочного соединения устраняются двумя следующими основными приемами:

1. Нагревом соединяемых деталей;

2. Сдавливанием или осадкой их; нагрев ослабляет межатомные связи, снижает твердость материала и повышает его пластичность.

Сдавливание или осадка соединяемых деталей создает пластические деформации, течение материала на границе раздела, разрушает окислы и загрязнения, удаляя их из зоны сварки в грат вместе с поверхностным слоем материала и выводя «ювенильные» слои материала, что создает межатомные силы сцепления.