Технологичность сварных конструкций и методы повышения их качества

Под технологичностью сварных конструкций понимают выбор такого конструктивного оформления заготовок, какое обеспечивает удобство и простоту изготовления любыми видами сварки при различных режимах, допускает применение автоматизации и повышение производительности. Технологичность обеспечивается выбором материала, типа соединения, формы и размера свариваемых элементов, вида сварки, а также мероприятий по уменьшению сварочных деформаций и напряжений.

Для повышения технологичности размеры и форму свариваемых элементов следует выбирать с учётом свободного доступа к лицевой и корневой частям шва, возможности выполнения сварки в нижнем горизонтальном положении заготовок, а не вертикальном или, тем более, потолочном. Нужно обеспечивать возможность проведения при необходимости подогрева (или, наоборот, охлаждения), а также немедленной термической обработки, сводить к минимуму длину сварных швов и идущую на их образование массу основного и присадочного материалов. При выборе сортамента заготовок для изготовления частей сварной конструкции предпочтительно использовать прокатные, гнутые или штампованные профили и оболочки, тонкий лист, тонкостенные трубы и их сочетания.

В частности, для повышения технологичности сварных соединений следует изготавливать заготовки с формой, наиболее удобной для применения оптимального для данного типа изделий и материалов метода сварки. Если, например, желательно изготовить сварное изделие из заготовок, полученных листовой штамповкой, то показанные на рис. 5.31-а полуфабрикаты будут затруднять применение высокоэффективной шовной сварки, поскольку свариваемые стыки нельзя будет поместить между роликами шовной машины. В то же время, оставив небольшой фланец при вытяжке чаши (рис. 5.31-б) или выполнив контурную отбортовку крышки (рис. 5.31-в) можно будет использовать шовную или точечную сварку без затруднений.

Рис. 5.31. Нетехнологичные (а) и технологичные (б, в) заготовки, полученные листовой штамповкой для контактной шовной или точечной сварки 

Для повышения качества способ сварки выбирают, исходя из размера и формы соединяемых заготовок, требуемого расположения швов в сварном изделии, физико-химических свойств соединяемых материалов и возможности автоматизации процесса. Для обеспечения качества сварной конструкции является очень важным и высокий уровень развития способов формообразования предназначенных для сварки заготовок, которые должны изготовляться высококачественно и из нужных материалов. Если, например, одна часть свариваемого изделия изготавливается литьём, а другая обработкой давлением, то обе части желательно изготовить из материалов одного состава, чтобы производить более простую и качественную сварку однородных, а не разнородных материалов. В этом случае нельзя допускать, чтобы литейщик выбирал для производства своего полуфабриката наиболее предпочтительный для литья серый чугун, а кузнец низкоуглеродистую сталь. Оба полуфабриката должны быть изготовлены из стали, в отличие от чугуна обладающей хорошей свариваемостью, поскольку для получения сварных соединений, равноценных по работоспособности основному материалу, следует по возможности использовать хорошо свариваемые материалы, применение которых не ограничивается какими-либо требованиями к виду и режимам сварки. Требование использования хорошо свариваемых материалов следует неукоснительно соблюдать при производстве сложных изделий с элементами больших толщин и размеров, при наличии криволинейных швов в различных пространственных положениях. Последние сваривают универсальными видами сварки, например, ручной дуговой. Для таких изделий не должны требоваться подогрев, затруднённый большими толщинами и размерами, а также высокотемпературная термическая обработка, часто невозможная ввиду отсутствия печей и закалочных ванн соответствующего размера.

Для малогабаритных изделий возможно применение материалов с пониженной свариваемостью, поскольку для их изготовления можно без затруднений использовать любые, оптимальные с точки зрения свариваемости, способы, например, электронно-лучевую или диффузионную сварку, требующие помещения заготовок в вакуумные камеры ограниченного объёма. Для таких изделий легко осуществить дополнительную термическую или механическую обработку после сварки.

С целью повышения качества перед свариванием достаточно толстых заготовок следует разделывать соединяемые кромки для обеспечения полного провара заготовок по сечению, что, как указывалось в подразделе 5.2, является одним из условий равнопрочности сварного соединения с основным металлом.