Технологическая подготовка производства сварных конструкций в машиностроении - Виноградов В.С.

Автор: Виноградов В.С.
Теги: технология обработки без снятия стружки в целом: процессы, инструмент, оборудование и приспособления отдельные машиностроительные и металлообрабатывающие процессы и производства сварка машиностроение сварные конструкции издательство машиностроение
Год: 1981
Похожие
Проектирование сварных конструкций в машиностроении
Сварные конструкции. Технология изготовления. Автоматизация производства и проектирование сварных конструкций
Основы сварочного производства
Отпуск сварных конструкций для снижения напряжений
Текст
                    73
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ
ПОДГОТОВКА
ПРОИЗВОДСТВА
СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
В МАШИНОСТРОЕНИИ
В. С. ВИНОГРАДОВ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ
ПОДГОТОВКА ПРОИЗВОДСТВА
СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
В МАШИНОСТРОЕНИИ
МОСКВА «МАШИНОСТРОЕНИЕ» 1981
ББК 34.64
В48
УДК 621.79
Рецензент д-р техн, наук проф. А. И. Акулов
Виноградов В. С.
В48 Технологическая подготовка производства сварных кон-
струкций в машиностроении. — М.: Машиностроение,..
1981. — 224 с., ил.
75 к.
В книге рассмотрены особенности, основные задачи и организация технологи-
ческой подготовки сварочного производства в условиях современного машино-
строения. Приведены сведения о технологической отработке конструкций, разра-
ботке технологических процессов и организации контроля, проектировании и при-
менении сборочно-сварочной оснастки и средств механизации при изготовлении1
сварных изделий.
Книга предназначена для инженерно-технических работников, проектирую-
щих и изготовляющих сварные конструкции.
31206-085
038(01)-81
85-81.
2704600000
ББК 34.64*
6П4Л
ИВ № 2811
ВАСИЛИЙ СЕРГЕЕВИЧ ВИНОГРАДОВ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ПОДГОТОВКА ПРОИЗВОДСТВА
СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ В МАШИНОСТРОЕНИИ
Редактор О. И. Скворцова
Художественный редактор Ю. Г. Ворончихин
Технические редакторы А. Ф. Уварова, Т. И. Андреева
Корректор Н. И. Шарунина
Переплет художника Е. В. Бекетова
Сдано в набор 04.04.81. Подписано в печать 12.06.81. Т-08794. Формат 60x90J/ie
Бумага типографская	№ 1. Гарнитура Литературная.	Печать высокая.
Усл. печ. л. 14,0. Уч.-изд. л. 13,76. Тираж 10 Э00 экз. Заказ 362. Цена 75 к.
Издательство «Машиностроение», 107076, Москва, Стромынский пер., 4
Московская типография № 6 Союзполиграфпрома
при Государственном комитете СССР
по делам издательств, полиграфии и книжной торговли
109088, Москва, Ж-88, Южнопортовая ул., 24.
© Издательство «Машиностроение», 1981 г..
ПРЕДИСЛОВИЕ
Сварка и пайка — прогрессивные технологические процессы
получения неразъемных соединений деталей, позволяющие
создать современные конструкции с высокими эксплуатацион-
ными характеристиками. Достоинства сварных и паяных соеди-
нений способствуют широкому применению их в изделиях раз-
личного назначения.
Эти процессы позволяют экономить материалы и время при
производстве конструкций. Они открывают новые, более широ-
кие возможности механизации и автоматизации производства,
создают условия для повышения производительности труда,
высвобождают рабочую силу, позволяют увеличивать выпуск
продукции без расширения производственных площадей и тре-
буют меньших капиталовложений. Однако создание сварных
конструкций имеет свои специфические особенности. Во-первых,
это проявляется в различии методик и подходов к проектиро-
ванию самих конструкций, позволяющих помимо требуемых
технических характеристик изделий обеспечить возможность
снижения их металлоемкости и высокую технологичность.
Во-вторых, производство таких конструкций кроме сварки и
пайки включает целый комплекс работ, связанных с получением
деталей, их подготовкой, сборкой, доработкой и т. п.
От прогрессивности применяемых процессов и качества вы-
полнения этих работ во многом зависит качество готовых изде-
лий и эффективность сварочного производства в целом.
Оптимальные решения при создании сварных и паяных конст-
рукций могут быть получены лишь при совместном рассмотре-
нии конструкторских и технологических вопросов. Основные
методы конструктивно-технологического проектирования свар-
ных конструкций разработаны в трудах ведущих советских
ученых-сварщиков Б. Е. Патона, Г. А. Николаева, Н. О. Окер-
-блома и др.
В условиях непрерывного усложнения конструкций, неуклон-
ного роста объема сварочных работ большую роль играет пра-
вильное проведение технологической подготовки производства,
в значительной степени определяющей его трудоемкость и сро-
ки освоения, экономические показатели, эффективность исполь-
зования средств механизации и автоматизации. Наибольший
эффект технологической подготовки достигается при комплекс-
3
ном решении вопросов по технологической отработке конструк-
ций, разработке технологических процессов и их оснащения на
всех этапах производства.
В настоящее время в промышленности, проектных и научно-
исследовательских организациях накоплен большой опыт па-
созданию сварных конструкций разного назначения. Предла-
гаемая книга является попыткой обобщить и систематизировать
соответствующие материалы по комплексной технологической
подготовке сварочного производства в отечественной и зару-
бежной промышленности и в сжатой форме представить основ-
ные аспекты проблемы. Основное внимание сосредоточено на
рассмотрении общих вопросов, определяющих содержание
и организацию технологической подготовки сварочного произ-
водства. При этом в первую очередь уделено внимание произ-
водству листовых конструкций, широко используемых во мно-
гих отраслях машиностроения. Эта группа изделий является:
весьма сложной по своим конструктивно-технологическим осо-
бенностям и многообразной по номенклатуре.
В книге вопросы сварки и лайки изложены параллельно ВО'
всех разделах.
Автор выражает благодарность сотрудникам кафедры «Тех-
нология сварочного производства» MATH им. К. Э. Циолков-
ского, оказавшим помощь при подготовке рукописи.
Глава I
ОСОБЕННОСТИ МАШИНОСТРОЕНИЯ
И РОЛЬ СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Ведущая роль в развитии социалистической экономики при-
надлежит машиностроению, призванному обеспечить все от-
расли народного хозяйства необходимыми машинами, аппарат
тами, приборами.
Развитие научно-технического прогресса требует непрерыв-
ного совершенствования выпускаемых изделий с целью повы-
шения их технико-эксплуатационных характеристик. В свою
очередь это связано с усложнением конструкций машин и их
комплексов, причем темпы усложнения конструкций настолько
велики, что часто намного превышают темпы развития техно-
логии производства. Это сопровождается повышением металло-
емкости и массы конструкций, как правило, увеличивается про-
должительность производственных циклов, растет трудоемкость
изготовления и себестоимость, особенно в таких сложных
отраслях машиностроения, как производство летательных аппа-
ратов, химическом машиностроении, изделиях новой техники
и др. Например, за послевоенный период трудоемкость изготов-
ления и себестоимость выпускаемых самолетов возросли
в десятки раз. Поэтому перед машиностроителями поставлена
задача повышать' технический уровень производства на базе
новейших достижений науки и техники с целью увеличения
технико-экономических показателей изделий и снижения произ-
водственных затрат.
Решить поставленные задачи можно лишь применяя более
совершенные методы проектирования конструкций, с непремен-
ной отработкой их высокой технологичности, а в производ-
стве— разрабатывая и используя наиболее прогрессивные тех-
нологические процессы и оборудование, внедряя передовые
формы организации труда. Развитие техники вызывает необхо-
димость предъявления повышенных требований и к материа-
лам. Все это создает предпосылки качественных изменений
всего машиностроительного производства.
В целом машиностроение представляется совокупностью
ряда различных отраслей со своими специфическими особен-
ностями, определяющими как методы проектирования изделий,
так и способы их производства. При этом значительное влияние
на производство оказывают масштабы выпуска изделий и тем-
пы совершенствования их конструкций. В то же время в отрас-
5
лях имеется и много общего, в первую очередь, с позиций
методики и системы разработки и внедрения технологических
процессов, технологического оборудования и средств оснаще-
ния. Это позволяет провести с общих позиций анализ качест-
венных изменений современного машиностроительного произ-
водства.
КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Характерная особенность современного машиностроения —
существенное изменение номенклатуры используемых конструк-
ционных материалов. Нужно отметить, что развитие современ-
ной техники, возможность совершенствования конструкций,
повышения их технических характеристик в значительной сте-
пени определяется прогрессивностью применяемых материалов.
Одновременно это является одним из важнейших путей сниже-
ния металлоемкости конструкций [32]. Для большинства отрас-
лей машиностроения по-прежнему основным конструкционным
материалом остается сталь. Однако вместо традиционных низ-
коуглеродистых сталей в номенклатуре применяемых материа-
лов все более широкое использование находят низко- и средне-
легированные конструкционные стали с пределом текучести
500—800 МПа, а также высокопрочные стали с пределом теку-
чести 900 МПа и более. Их применение позволяет резко повы-
сить работоспособность изделий, их эксплуатационную надеж-
ность и одновременно уменьшить массу. Отечественный и зару-
бежный опыт показывает, что затраты на изготовление тяжело-
нагруженных конструкций из таких сталей намного ниже, чем
из обычных низкоуглеродистых. Например, использование
низколегированной стали при изготовлении кузовов больше-
грузных автомобилей БелАЗ-549 позволило значительно увели-
чить долговечность конструкции и уменьшить ее массу на 25 %,
а при изготовлении цельносварных скипов — уменьшить их
массу на 25—30 % и увеличить грузоподъемность на
15—20 % [20]. Это особенно существенно когда масса играет
важную роль, например в автомобилестроении, в транспортном
и сельскохозяйственном машиностроении.
С 1955 г. объем сварных конструкций из низколегированных
сталей в машиностроении увеличился более чем в 17 раз [13].
Важное значение имеет применение двухслойных и многослой-
ных материалов, особенно для изделий таких отраслей, как
химическое машиностроение, реакторостроение, энергетическое
машиностроение. Также непрерывно растет объем и номенкла-
тура используемых легких сплавов на основе алюминия, титана,
магния.
Особенно большие изменения в номенклатуре применяемых
материалов наблюдаются в таких сложных отраслях, как
авиационная промышленность и ракетостроение. От современ-
6
них летательных аппаратов требуются высокие летно-техниче-
ские характеристики. Одновременно они должны обладать
наименьшей массой при необходимой прочности, высокой на-
дежности и долговечности. В современных конструкциях
создают формы с высокими аэродинамическими показателями,
совмещают и усложняют рабочие функции отдельных элемен-
тов, создают крупногабаритные герметичные отсеки корпусов,
кабин и т. п. Поэтому повысились требования к конструкцион-
ным материалам, что выразилось в изменении и расширении
их номенклатуры.
Так для элементов планера вместо ранее применявшихся
алюминиевых сплавов (АМц, АМгЗ, Д16) используют легкие
сплавы с более высокими физико-механическими свойствами
(АМгб, В92, САП и др.), сплавы на основе титана, нержавею-
щие и специальные стали. Например, у самолетов с полетными
скоростями в 2 и более раз превышающими скорость звука,
масса титановых сплавов и специальных сталей более 80 %.
Для двигателей вместо ранее применявшихся конструкцион-
ных сталей используют высокопрочные стали, прочность кото-
рых до 2000 МПа, стали, обладающие повышенной жаростой-
костью и жаропрочностью, сложные высоколегированные
сплавы, тугоплавкие материалы. Развитие техники на совре-
менном этапе характеризуется применением редких металлов
и их сплавов, композиционных материалов. В перспективных
конструкциях все шире применяются такие металлы, как
ниобий, цирконий, молибден, тантал, обладающие высокой
жаропрочностью, высоким сопротивлением коррозии и рядом
других специфических свойств. Освоение их как конструкцион-
ных материалов и расширение области их применения играет
важнейшую роль в деле дальнейшего технического прогресса.
РОЛЬ СВАРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА В МАШИНОСТРОЕНИИ
Второй характерной особенностью современного машино-
строения является изменение содержания самого производства.
Использование новых материалов потребовало значительных
изменений в технологии изготовления конструкций. При соеди-
нении деталей и узлов из новых материалов резко повысилась
роль сварки и пайки. Использование этих процессов создает
условия для проектирования более эффективных конструкций
машин и значительной экономии металла, увеличивает их
надежность и долговечность. Благодаря этому стало возмож-
ным создание оригинальных конструкций современных автомо-
билей, самолетов, аппаратов и установок для химической и
энергетической промышленности, работающих при высоких
давлениях и температурах, в агрессивных средах, глубоком
вакууме и т. д.
7
Рис. 1. Применение сварных (I), болтовых (II) и клепа-
ных (III) соединений в ответственных узлах грузового
автомобиля ГАЗ-53А
Например, использование сварных соеди-
нений вместо клепаных и болтовых в авто-
мобиле ГАЗ-53А позволило вдвое повысить
его грузоподъемность и увеличить пробег до
капитального ремонта по сравнению с ранее выпускавшимся
автомобилем ГАЗ-51 [45].
Анализ динамики развития производства показывает, что
в настоящее время сварка преобладает в технологии получе-
ния неразъемных соединений в различных отраслях промыш-
ленности. Так на заводах отечественного автомобилестроения
для изготовления сварных металлоконструкций расходуется
более 2,5 млн. т стального проката, что составляет 50 % °т
общей массы расходуемого металла [3]. В конструкциях совре-
менных легковых и грузовых автомобилей, автобусов, прицепов,
выпускаемых на этих предприятиях, преобладают сварные узлы
и детали. Из рис. 1 видно преимущественное использование
сварных соединений в конструкции автомобиля ГАЗ-53А.
Очень велик объем сварочных работ при производстве лета-
тельных аппаратов. В самолетах тяжелого типа число сварных
точек, выполненных контактной сваркой, исчисляется миллио-
нами штук на машину, протяженность герметичных швов
составляет свыше 10 000 м. В конструкцию планера входят
сотни квадратных метров панелей с сотовым и гофровым
заполнителем, большое число трубопроводов и других узлов,
изготовленных с помощью пайки. Например, в американском
самолете ХВ-70 общая площадь паяных сотовых панелей рав-
няется 1800 м2. В современных авиационных двигателях число
сварных элементов с общей длиной соединений около 3000 м
превышает 1500 шт. Еще большие показатели по объему при-
менения сварных соединений характерны для ракетных конст-
рукций, где более 90 % всех неразъемных соединений выпол-
няют сваркой и пайкой, а протяженность самих соединений
исчисляется многими тысячами метров. Дальнейшее развитие
машиностроительных конструкций, сопровождающееся общим
подъемом технического уровня производства, предусматривает
в еще более широких масштабах использование сварки и пайки
в технологическом процессе. Без применения рациональных
сварных конструкций сейчас немыслимо дальнейшее развитие
технического прогресса. Поэтому объем сварочных работ из
года в год непрерывно растет. Так за 1978 г. в стране было
произведено более 60 млн. т сварных конструкций, из них
почти треть произведена в машиностроении [40].
Однако необходимо отметить, что сварка является лишь
определенным технологическим способом получения неразъем-
8
ных соединений, а поэтому сама по себе не может являться
самостоятельным производством, или служить самоцелью
какого-либо производственного процесса. Она должна рассмат-
риваться как средство для достижения иной цели — получения
сварных конструкций. Изготовление же сварных конструкций
сложно, имеет свои особенности, включает ряд разных работ:
получение заготовок и деталей,
бованиям, подготовку их под
сварку, сборку, транспортиров-
ку, дополнительную доработ-
ку, контроль и т. п., — без ко-
отвечающих необходимым тре-
Таблица 1
Трудоемкость работ сварочных цехов
[11]
торых сварка не может произ-
водиться и которые с ней тес-
но связаны и во многом опре-
деляют получение конструкций
с заданными свойствами. При-
чем трудоемкость чисто сва-
рочных операций, как прави-
ло, составляет относительно
небольшой удельный объем в
общей трудоемкости техноло-
гического процесса (табл. 1).
Отмеченный комплекс ра-
бот в целом рассматривают
как сварочное производство,
организуемое обязательно с
учетом особенностей той или
иной отрасли машиностроения.
Такое широкое комплексное
Операции
Основные заготовитель-
ные
Сборка сварных узлов
Сварка
Правка, отделка, тер-
мообработка, механо-
обработка, окраска,
упаковка
Вспомогательные тех-
нологического процесса
Обслуживания (работы
вспомогательных служб
сварочных цехов)
Удельный еб-
ем в трудоем-
кости, %
S'
XD
О
18	—
21	29
21	29
9	13
21	29
10	——
рассмотрение сварочного про- -----------------------------
изводства необходимо в вопро-
сах совершенствования как самих сварных конструкций, так и
методов их изготовления. Это отвечает задачам технического
прогресса, в частности, более эффективного использования сва-
рочных процессов в народном хозяйстве страны.
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ
СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Сложные металлические конструкции в машиностроении,
как правило, получаются в результате соединения между собой
отдельных элементов (деталей, агрегатов). Эти соединения
могут быть подвижными, неподвижными, разъемными и не-
разъемными. Длительное время неразъемные соединения в ма-
шиностроении выполнялись клепаными. Соединение деталей
при этом осуществляется механическим закреплением их спе-
циальными соединительными элементами (заклепками, наклад-
ками и т. п.). В сварных соединениях применять такие-эле-
менты не требуется. Образование соединений в них обеспечи-
9
вается за счет проявления действия внутренних сил системы
(металл соединяемых деталей) [30, 47]. При этом происходит
процесс образования межатомных (химических) связей между
атомами, принадлежащими непосредственно металлу соединяе-
мых деталей. Для сварных соединений характерно возникнове-
ние металлических форм связи, обусловленной взаимодейст-
вием ионов и обобществленных электронов. Такая связь обра-
зуется при сближении атомов на расстояния, по величине
близкие параметрам кристаллической решетки. Соединяться
могут как однородные, так и разнородные металлы. Получае-
мые соединения обладают высокими прочностными характери-
стиками, достигающими прочности основного металла (табл. 2).
Таблица 2
Свойства сварных соединений, полученных сваркой плавлением
Металл	Способ сварки	СУВ, МПа		Относи- тельная прочность соединения
		ОСНОВНОГО мета лла	соедине- ния	
Низкоу глер одистая сталь ВСтЗсп	Автоматическая дуговая под флюсом	440—460	440—500	1
Аустенитная сталь Х18НЮТ	Автоматическая аргано- дуговая вольфрамовым эле-	480	460—480	1
Алюминиевый сплав АМгб Титановый сплав:	То же	340—360	320—340	0,9—1
ВТ5-1	»	750—900	800—910	1
ВТ6	»	900— 1050	1000— 1060	1
Б табл. 3 приведены значения прочности при срезе сварных
точечных и клепаных соединений, близких по конструктивному
Таблица 3
Прочность при срезе сварных точечных и клепаных еоединений
сплава Д16А
Телщина соединяемых листов, мм	Диаметр, мм		Разрушающая нагрузка на точку, Н	Разрушающая нагрузка (Н) на закленку из сплава	
	сварной точки	заклепки		Д18	В65
0,8	4	3	1750	1270	1770
1	4,5	3,5	2550	1740	2420
1,5	6,5	4	4600	2260	3140
2	7,5	5	6900	3530	4900
3	9,5	7	12000	6930	9620
4	13	9,5	22500	12710	17600
10
исполнению, для различных толщин материала и соответствую-
щих им размеров сварных точек и заклепок. Как видно из при-
веденных данных, прочность при срезе сварных точечных соеди-
нений значительно выше, чем клепаных [16]. К тому же необ-
ходимо учитывать, что отверстия под заклепки ослабляют
рабочее сечение основного металла (рис. 2). Так при шаге
Рис. 2. Зависимость прочности
сварных и клепаных соедине-
ний от шага точек и заклепок
(сплав Д16А-Т, толщина
1,2 мм):
1 — сварные точки; 2 — заклепки с
полукруглой головкой; 3 — заклепки
с потайной головкой
15 мм разупрочнение основного металла при постановке свар-
ной точки составляет 5°/о, при клепке ослабление за счет
отверстия и зенковки—15 и 20 % соответственно для заклепок
с полукруглой и потайной головками. При испытании сварных
точечных и клепаных соединений на усталостную прочность
получили практически одинаковые данные. Применение клеев
в сварных соединениях позволило существенно повысить проч-
ностные характеристики последних и в случае динамического
нагружения (рис. 3).
Рис. 3. Графики устало-
сти неразъемых соедине-
ний:
1 — клепаных; 2 — сварных;
3 — клеесварных
Выполнение сварных соединений менее трудоемко и эконо-
мически более выгодно, чем клепаных. Ниже приведены за-
траты времени в мин на установку 100 заклепок и 100 сварных
точек при изготовлении узлов из тонколистовых легких сплавов.
При выполнении герметичного стыкового соединения той же
протяженности автоматической аргонодуговой сваркой с уче-
том зачистки, прихватки и всех вспомогательных работ затраты
времени составляют 18,5 мин.
11
Клепка
Точечная сварка
Разметка ..................... 3
Сверление.................... 10
Зенковка..................... 20
Установка заклепок ......	10
Пневмоклепка................. 10
Итого......................... 53
Разметка...................... 3
Сверление 10 отверстий под кон-
трольные заклепки ' .......... 1
Установка заклеяок............ 1
Точечная сварка при скорости
20 точек в	мин .............. 4,5
Клепка ........................ 3
Итого.........................12,5
Анализ производственных данных подтверждает, что во всех
случаях сварка — процесс менее трудоемкий, чем клепка. Для
алюминиевых сплавов это соотношение составляет 1:2—1:4,
а для сталей около 1: 10 в пользу сварки. По зарубежным дан-
ным, при изготовлении самолетных узлов с постановкой
170 000 сварных точек экономия времени по сравнению с клеп-
кой составила более 1000 ч.
Особенно значительно снижение трудоемкости при замене
герметичных клепаных соединений различного вида сварными.
Кроме того, применение сварки вместо клепки часто позволяет
существенно упростить конструкцию как самих соединений,
так и изделия в целом (рис. 4). В табл. 4 приведены данные
Рис. 4. Конструкции герметичных клепаных (а) и свар-
ных (б, в) соединений обшивки с профилем
по трудоемкости выполнения и себестоимости сварных и кле-
паных соединений.
Таблица 4
Технико-экономическая эффективность клепки и точечной сварки листов
из сплава Д16А-Т толщиной 1,5 мм при шаге 30 мм
Способ соединения	Себе- стоимость 1 и шва, руб.	Относительные пока- затели изготовления 1 м шва, %	
		Трудоем- кость	Себе- стоимость
Точечная сварка 		0,0693	100	100
Механизированное сверление и групповая клепка (без герметизации)		0,0845	175	123
Механизированное сверление и групповая клепка с поверхностной герметизацией шва		0,1167	385	242
Точечная сварка в нахлестку с последующим введением клея		0,0815	151	119
Примечание. При расчетах не учитывали затраты на подготовку поверх-
ности, анодирование и разметку.
12
Немаловажное значение имеют и затраты на оборудование.
Как правило, оборудование в сварочных цехах недорогостоя-
яцее по сравнению с оборудованием, применяемым для изготов-
ления клепаных конструкций. Аналогичная картина наблю-
дается и в сравнении с другими технологическими процессами.
Так удельные капитальные вложения на 1 т сварных загото-
вок примерно в 3 раза меньше, чем на 1 т стального литья,
щ в 5 раз меньше, чем на 1 т поковок из слитков [10]. Необхо-
димо также иметь в виду, что часто нецелесообразно или просто
невозможно использовать клепаные соединения в конструкциях
из новых конструкционных материалов, работающих в усло-
виях частых теплосмен, при необходимости сохранения герме-
тичности и т. д. В таких случаях сварка и пайка являются
основными, а часто единственными способами получения не-
-разъемных соединений с требуемыми свойствами. Сварные кон-
струкции обладают рядом особенностей, обеспечивающих их
высокие технико-эксплуатационные показатели, что обеспечи-
вает им широкое распространение в промышленности. К числу
основных особенностей можно отнести следующие:
1.	Органическая связь отдельных элементов (деталей, заго-
товок, узлов) друг с другом, обусловленная неразъемными
сварными соединениями, создающими монолитность конструк-
ции. Это позволяет совмещать преимущества составной конст-
рукции в производстве с достоинствами монолитных в экс-
плуатации.
2.	Упрощение конструкции соединений, возможность получе-
ния разнообразных конструктивных форм, при использовании
/элементов с разными параметрами, полученных с помощью
различных технологических процессов, наиболее соответствую-
щих их назначению и экономичности. В результате расши-
ряются возможности выбора более рациональных конструктив-
ных решений и создания высококачественных и надежных
конструкций.
3.	Высокие физико-механические свойства сварных соедине-
ний, возможность применения в конструкциях разнородных
материалов, наиболее соответстующих условиям работы раз-
.личных элементов. Это позволяет полноценно использовать
свойства материалов, уменьшать массу и металлоемкость
конструкций.
4.	Высокая технологичность сварных конструкций и упро-
щение технологии их изготовления являются основой сниже-
ния производственных затрат. Это выражается в сокращении
-сроков освоения производства, снижении трудоемкости и себе-
стоимости выпускаемых изделий.
Использование сварных и паяных соединений расширяет
технические возможности создания совершенных конструкций,
позволяет обеспечить высокие производственные показатели при
их изготовлении и улучшить условия труда работающих.
13
МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ
ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ
Непрерывное усложнение конструкций, как уже отмечалось,,
неизменно сопровождается возрастанием трудоемкости их изго-
товления и себестоимости. Поэтому механизация и автоматиза-
ция производства также являются одной из характерных осо-
бенностей развития современного машиностроения. Правильное
использование средств механизации и автоматизации позво-
ляет сократить производственный цикл, уменьшить трудоем-
кость изготовления и себестоимость выпускаемой продукции,
более эффективно использовать производственные площади
и обслуживающий персонал, обеспечить равномерный выпуск
продукции высокого, а главное, стабильного качества, что
в итоге ведет к повышению ресурсов и эксплуатационной на-
дежности изделий. Поэтому необходимо принимать меры для
повышения уровня механизации и автоматизации сварочного
производства в машиностроении, где еще значительный объем
сварочных работ выполняется вручную и расходуется 26 %,
производимых штучных электродов.
В настоящее время в целом уровень использования меха-
низированных сварочных процессов составляет около 60%.
Выбор наиболее рациональных и эффективных методов и
средств механизации и автоматизации технологических про-
цессов зависит от особенностей методов проектирования и про-
изводства конструкций. Высокий уровень механизации и авто-
матизации достигнут в отраслях с массовым и крупносерийным
производством. Например, при изготовлении труб этот уровень
составляет 98%, в автомобилестроении — 90%, в комбайно-
строении— 80 %.
Гораздо сложнее эти вопросы решаются на предприятиях
с малой программой выпуска и широкой номенклатурой изго-
товляемых изделий. При этом необходимо иметь в виду, что.
такие предприятия выпускают более двух третей всей машино-
строительной продукции в стране. Большие трудности возни-
кают при решении данных вопросов в отраслях машинострое-
ния с частой сменой объектов производства, вызванной их не-
прерывной модернизацией и совершенствованием. В первую оче-
редь это относится к производству летательных аппаратов,
химическому машиностроению и др.
Анализ показывает, что основными трудностями при внед-
рении средств механизации и автоматизации сварочного про-
изводства в этих условиях являются, во-первых, малая про-
грамма выпуска однотипной продукции, во-вторых, высокая
стоимость и недостаточные темпы создания автоматизирован-
ного оборудования и специализированной или специальной
оснастки, что затрудняет их окупаемость и экономически
эффективное использование. Экономическая оптимальность.
14
варианта механизации и автоматизации технологического про-
цесса может быть определена из условия
— + П =
Nn	1
где А — стоимость автоматизированного оборудования и спе-
циализированной оснастки; а — стоимость универсального не-
автоматизированного оборудования и оснастки; N, Ni — годо-
вая программа выпуска изделий при автоматизированном и не-
автоматизированном процессах; n, П\— сроки амортизации
оборудования для автоматизированного и неавтоматизирован-
ного процессов; П, ГЦ— затраты на заработную плату при
автоматизированном и неавтоматизированном процессах.
Из формулы видно, что максимальный экономический эф-
фект может быть получен или при небольших затратах на
оборудование и оснастку, или при больших программах вы-
пуска. До недавнего времени основное внимание уделялось
оснащению предприятий современным механизированным обо-
рудованием для выполнения собственно сварочных операций.
Это привело к быстрому подъему уровня механизации свароч-
ных работ. Между тем, по трудоемкости всего передела при
изготовлении сварных конструкций на сварку в среднем при-
ходится не более 25 % от общих затрат. Поэтому дальнейшая
механизация и автоматизация только сварочных операций все
меньше сказывается на общей трудоемкости и производитель-
ности труда. Дальнейший прогресс возможен только при усло-
вии комплексной механизации и автоматизации всего произ-
водственного процесса, включая заготовительные, сборочные,
транспортные, отделочные, контрольные и вспомогательные
операции.
Развитие машиностроения и накопленный опыт позволяют
определить основные принципы и наметить пути дальнейше-
го развития сварочного производства и тем самым создают
предпосылки для перевода его на новый, более высокий уро-
вень.
В настоящее время совершенствование изготовления свар-
ных конструкций, в первую очередь, идет по пути максималь-
ного расчленения производственных процессов и создания
•специализированных и специальных средств, позволяющих
механизировать и автоматизировать основные и вспомогатель-
ные работы. Такой подход получил широкое распространение
в массовом и серийном производстве. Стало возможным авто-
матизировать различные по своему характеру работы, исполь-
зуя для этого типовое и специальное оборудование.
В условиях крупномасштабного производства, когда воз-
можно создание автоматизированных поточных линий, примене-
ние глубоко дифференцированной технологии и специализиро-
ванных по видам работ средств механизации и автоматизации
15
обеспечивает высокий технико-экономический эффект. Произ-
водительность труда увеличивается, повышается культура всего»
производства и качество продукции.
В условиях единичного и мелкосерийного производства
автоматизация отдельных видов работ не позволяет соблюдать
нормативные сроки окупаемости капитальных вложений, так
как коэффициент использования оборудования невысок. Дости-
гаемый при этом эффект от роста производительности труда на
основных видах работ резко снижается из-за больших затрат
труда на выполнение дополнительных, вспомогательных и
транспортных операций, обусловленных дифференцированием
технологии.
До недавнего времени практически пути эффективной авто-
матизации производства сварных конструкций с малой про-
граммой выпуска не были ясны. Изготовление конструкций
в единичном и мелкосерийном производстве основывалось на
использовании универсальных технологических процессов и
средств малой механизации, что приводило к широкому исполь-
зованию полуавтоматических способов сварки, в некоторых
случаях даже замене ими механизированных процессов. С воз-
растанием сложности разрабатываемых конструкций предъяв-
ляются более высокие требования к качеству их изготовления,,
которое зависит от уровня механизации производства. Чтобы
улучшать качество изготовляемой современной техники, повы-
шать ее эксплуатационную надежность, необходимо механизи-
ровать процессы производства и средств контроля.
Для дальнейшего совершенствования производства сварных
конструкций и увеличения доли механизированной сварки необ-
ходимо изыскание и создание оборудования и форм организа-
ции работ, позволяющих интенсифицировать основные и вспо-
могательные операции не в произвольно увеличенной степени,,
а в той мере, в какой они одновременно соответствуют и требо-
ваниям научно-технического прогресса, и условиям экономиче-
ской эффективности использования создаваемых средств при.
соответственно наивысшем организационно-техническом уровне
производства в целом. При этом предусматривается возмож-
ность совмещения операций технологического процесса, а вы-
полнение средств производства — в виде сварочных установок,
и комплексов, в достаточной степени механизированных и авто-
матизированных, собираемых из простейших, унифицированных
узлов [19, 37]. При таком подходе возможно интегрированное
выполнение различных операций на комплексных производст-
венных агрегатах, одновременное выполнение нескольких тех-
нологических процессов, параллельная обработка нескольких
однотипных узлов, сварных соединений и т. п. Новый подход
расширяет возможности технологов и конструкторов при созда-
нии средств комплексной механизации и автоматизации как
единичного производства сварных конструкций, так и массового'
16
и крупносерийного с целью повышения экономической эффек-
тивности.
Безусловно, создание производственных средств, превосхо-
дящих существующие по интенсивности действия и эффектив-
ности использования производственного персонала и вместе
с тем экономичных, не только в условиях производства с боль-
шой программой выпуска, но и с малой программой — сложная?
задача. Тем не менее, для определенных элементов и узлов-
конструкций при условии унификации и типизации конструк-
тивных форм и технологических процессов создание подобного
оснащения является задачей реальной. Предпосылки для этого
возникли в результате создания отечественного надежного сва-
рочного оборудования, аппаратуры и унифицированных спе-
циальных средств автоматизации. Перед инженерно-техниче-
скими службами ставится задача — путем тщательного техниче-
ского и экономического анализа, проводимого на всех стадиях,
подготовки производства, найти вариант механизации и авто-
матизации, обеспечивающий максимальный экономический
эффект для данного конкретного производства.
КОМПЛЕКСНАЯ НОРМАЛИЗАЦИЯ
И СПЕЦИАЛИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА
Одной из особенностей современного машиностроения яв-
ляется комплексная нормализация и специализация элементов;
производственной системы. Непрерывное усложнение конструк-
ций сопровождается увеличением числа и усложнением состав-
ляющих их элементов (деталей, узлов, агрегатов). В резуль-
тате номенклатура сварных и паяных узлов, изготовляемых:
в машиностроении, отличается исключительным многообра-
зием. Наряду с изделиями-малютками, используемыми в при-
боростроении, приходится встречаться с узлами-гигантами,,
протяженность сварных соединений которых исчисляется десят-
ками и сотнями метров. При наличии множества сварочных
процессов получение соединений в них может быть выполнено-
с помощью не одного, а целого ряда различных способов свар-
ки или пайки. Однако при этом, в зависимости от конструктив-
ных и технологических особенностей конструкций, производст-
венные показатели в каждом случае будут различны. Опти-
мальных технико-экономических показателей и стабильного-
качества соединений можно добиться при использовании авто-
матизированных процессов. Технический прогресс в первую-
очередь характеризуется созданием высокопроизводительного
автоматизированного оборудования.
С другой стороны, необходимо учитывать, что автоматизи-
рованное оборудование является и более дорогостоящим.
Поэтому высокий экономический эффект от его использования
может быть достигнут при условии полной загрузки, часто этого
17
Рекомендуемые способы сварки и пайки
Конструкция	Материалы
Крупногабаритная с продельными и
кольцевыми, прямолинейными или кри-
волинейными швами из листового мате-
риала:
с набором жесткости при толщине
<2 мм
Легкие сплавы, титановые сплавы,
коррозионно-стойкие стали
без набора жесткости при толщине
>1,5 мм
Легкие сплавы, титановые сплавы,
низко- и среднелегированные конструк-
ционные стали, жаропрочные стали и
сплавы
Емкость
Легкие сплавы, низко- и среднелегиро-
ванные конструкционные стали, корро-
зионно-стойкие стали, титановые спла-
вы
Сильно нагруженная силовая с продо-
льными и кольцевыми швами
Легированные конструкционные стали
18
для различных групп конструкций
Таблица 5
Изделия- представители
Способ сварки, пайки
Панели фюзеляжа, крыла, стабилизатора, отсеки фюзеляжа, шпангоуты, удлинитель- ные реактивные трубы РД	ТЭС, РЭС, АДТС
Отсеки, корпусов, гондолы, камеры сгора-
ния, элементы корпусов РД
АДЭС, АрДЭС, АДЭСФ, ЭЛС
Баки, баллоны, специальные емкости
АДЭС, РЭС, ЭЛС
Шасси, элементы шпангоутов
АДЭСФ, КСС, ЭЛС
19
Конструкция
Материалы
ч> круговыми швами в плоскости
Легкие сплавы, стали, жаропрочные
сплавы
Трубчатая с кольцевыми швами неболь- Легкие сплавы, титановые сплавы, ста-
вшего диаметра и толщиной <4 мм ли
-Замкнутого или незамкнутого контуров «из различных профилей со стыковыми .швами	Стали, титановые сплавы
"Сложной формы с короткими швами	Любые свариваемые
20
Продолжение табл. 5
	Изделия-представители	Способ сварки, пайки
	Корпуса элементов РД, узлы турбин, де- тали с фланцами, днища	АДЭС, ТЭС, РЭС, элс
		
	Элементы трубопровода, качалки, штоки, патрубки, сильфоны	АрДЭС, РЭС, ЭЛС
	Фланцы, силовые шпангоуты, элементы из труб, бандажи /Д , Г\	А-А	ксс, ЭШС, элс
	Патрубки, элементы крепления	ТЭС, ДЭС, пайка
21
Продолжение табл. 5
Конструкция	Материалы	Изделия-представители	Способ сварки, пайки
С большой площадью соединения	Легированные стали, титановые сплавы, медные сплавы	Конструкции с сотовым заполнителем, многослойные конструкции, узлы двигате- лей с охладительными коллекторами	Пайка в печах с контролируемой атмосферой
Сложной формы с большим числом соединяемых деталей из разнородных материалов	Легированные стали и сплавы, титано- вые сплавы, медные сплавы	Форсуночные головки камер сгорания, ро- торы турбин двигателей, элементы прибо- ров z\VTT7/?'	Пайка с общим нагревом в контей- нерах с контролируемой атмосферой, диффузионная сварка, сварка элек- тронным лучом
CJ деталями из активных металлов и керамики	Стали и сплавы, тугоплавкие химичес- ки активные материалы, керамика	Различные термовводы, элементы горячего тракта двигателей, элементы приборов	Пайка в вакууме, диффузионная сварка, АрДЭС в камерах с конт- ролируемой атмосферой, ЭЛС
Различного назначения с малой пло- щадью соединений	Стали, алюминиевые сплавы, медные сплавы	Элементы трубопроводов и крепления ар- матуры, узлы монтажа систем	Пайка с местным нагревом с при- менением флюсов
трудно добиться в производстве с малой программой выпуска.
В некоторых отраслях, например в авиационной промышлен-
ности, из-за высоких требований к качеству и надежности изде-
лий для выполнения практически всех соединений процессы
нужно автоматизировать независимо от типа производства.
Конструкции быстро усложняются, поэтому темпы расширения
номенклатуры изделий и вида работ значительно опережают
темпы организации и создания новых производственных под-
разделений. При таких обстоятельствах вопросы комплексной
нормализации и специализации производства приобретают
большое значение. Базой для решения этих вопросов должна.
служить научно обоснованная классификация деталей и узлов
по их конструктивно-технологическим признакам. В результате
классификации производится объединение узлов в группы по
их конструктивной и технологической общности и разработка
типовых технологических процессов на базе однотипной
оснастки, создаваемой из нормализованных и унифицированных
элементов, легко переналаживаемого оборудования и автома-
тизированных методов производства.
В табл. 5 приведена классификация сварных конструкций
авиационной техники с рекомендацией предпочтительного ис-
пользования того или иного механизированного способа выпол-
22
23
нения соединений. Это открывает широкие возможности для
агрегатирования, унификации и стандартизации как элементов
объектов производства, так и элементов производственной
системы. К тому же открывающаяся при этом возможность
создания групп однотипных изделий и концентрации их произ-
водства обеспечивает повышение уровня специализации произ-
водственных подразделений.
В этой области накоплен значительный опыт и имеются
интересные разработки, дающие существенные резуль-
таты [4, 24]. Однако в целом это — огромная проблема. Для
решения вопросов комплексной нормализации и специализации
с целью получения высокого технико-экономического эффекта
требуется приложение больших усилий как со стороны проект-
но-конструкторских и производственных организаций, так и со
стороны научных учреждений, занимающихся вопросами совер-
шенствования организации и технологии сварочного производ-
ства и машиностроения в целом.
Отмеченные особенности одновременно являются и направ-
лениями в развитии производства, в том числе и сварочного-
производства в машиностроении.
Глава II
МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ СВАРНЫХ
И ПАЯНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
значительный опыт и имеются
В современных машиностроительных конструкциях, изготов-
ляемых с помощью сварки и пайки, используются разнообраз-
ные материалы, отличающиеся по своим механическим и физи-
ческим свойствам, технологическим характеристикам. Выбор
материала определяется соответствием его свойств требова-
ниям, обусловленным назначением и условиями работы кон-
струкции.
Общепринятыми характеристиками материала являются:
предел прочности ов, предел текучести от, относительное удли-
нение 6, относительное поперечное сужение Т, ударная вяз-
кость ан- Однако непосредственное использование их для
оценки поведения материала в конструкции в большинстве
случаев является недостаточным в связи с условностью опре-
деления самих характеристик. Распространение данных, полу-
ченных при испытаниях стандартных образцов без соответст-
вующих поправок, недопустимо. Например, приведенные харак-
теристики не позволяют судить о поведении материала при виб-
рационных нагрузках, тем более ничего нельзя сказать о со-
противлении металла статическим нагрузкам при низких или
при высоких температурах. Поэтому необходимы дополнитель-
ные данные о сопротивлении металла усталости, ударным воз-
действиям, хрупким разрушениям, особенно при низких темпе-
ратурах, о чувствительности к надрезу и концентраторам
«напряжений и др.
С целью снижения металлоемкости и уменьшения массы
конструкций необходимо учитывать не только абсолютные по-
казатели прочностных свойств, но и отношение их к плотности
'металла — так называемые удельные прочностные показатели
материала. Исходя из этого конструкции из стали с ов=
= 1570 МПа могут выдерживать меньшую нагрузку, чем ана-
логичные и одинаковые по массе, но выполненные из титано-
вого сплава с <ув= 1000 МПа или из алюминиевого сплава с
<ув=600 МПа.
Важная характеристика свойств конструкционных материа-
лов— отношение предела текучести к пределу прочности при
растяжении. Для различных материалов, используемых в свар-
ЭДых конструкциях, это отношение равно 0,5-4-0,9. Например,
для сплава АМгб это отношение >0,5, для большинства ста-
25
лей — 0,754-0,8, для мартенситно-аустенитной стали при ком-
натной температуре — —0,9 и при 500°С — л;0,8.
В зависимости от температур материал может находиться
в вязком или хрупком состоянии, что резко влияет на его пове-
дение под нагрузкой. В вязком состоянии его разрушение про-
исходит после значительных пластических деформаций. В хруп-
ком состоянии способность пластически деформироваться
сильно снижена и разрушение происходит под действием нор-
мальных напряжений. Во время эксплуатации такого материала
может произойти мгновенное разрушение при случайных пере-
грузках из-за малой его энергоемкости. Хрупкость не является
постоянным свойством материала и переход из пластического
состояния в хрупкое зависит от многих факторов — химиче-
ского состава и структуры, температуры, скорости нагружения,
вида напряженного состояния.
Оценкой хрупкости материала служит ударная вязкость.
Этот показатель является одной из существенных характе-
ристик сопротивляемости металла разрушению, однако во мно-
гих случаях недостаточной. Работа разрушения складывается
из двух составляющих: работы зарождения трещины А3 и ра-
боты ее распространения Лр. Сопротивление материала зарож-
дению трещин трудно прогнозировать. Иногда это является
следствием случайных обстоятельств и Л3 может быть незна-
чительной величины. Большие значения имеет Лр до момента
разрушения, определяемые специальными испытаниями. Сопро-
тивление разрушению при допустимых повреждениях стало од-
ной из важнейших характеристик конструкционных материалов.
Выбор материалов для ответственных конструкций основан на
высокой вязкости разрушения. Необходимо применять мате-
риалы, которые в условиях эксплуатации находятся в вязком
состоянии.
Во многих случаях главным при выборе металлов является
их способность работать при повышенной температуре, в агрес-
сивных средах (рис. 5).
Также необходимо
учитывать их поведение
В сварных конструкциях
талл г
термическим, механическим
при сварке,
основной ме-
в процессе сварки подвергается
.........................I и химическим
воздействиям. Это приводит к изменению
его химического состава, структуры, ме-
ханических свойств, напряженного со-
стояния, что сказывается на служебных
характеристиках конструкций.
Рис. 5. Изменение удельной прочности различных
материалов при нагреве:
J — аустенитно-мартенситные стали; 2 — титановые Силае-
вы; 3 — алюминиевые сплавы
Поэтому при выборе металла для сварных конструкций не-
обходимо считаться не только с его исходными свойствами,
но и с теми, которые он приобретает под воздействием свароч-
ного процесса. Это характеризуется свариваемостью материала.
Таким образом, технологическая свариваемость является
важнейшей комплексной характеристикой материала, опреде-
ляющей его отношение к сварочным процессам и способность
обеспечивать соединения с требуемыми свойствами.
Для сварных конструкций в машиностроении широко ис-
пользуют: конструкционные стали, легкие сплавы на основе
алюминия и магния, титановые сплавы, тугоплавкие металлы
и сплавы.
Низкоуглеродистые и низколегированные конструкционные
стали. Для изготовления сварных конструкций, в первую оче-
редь, применяют низкоуглеродистые стали с содержанием угле-
рода до 0,25%. По ГОСТ 380—71 низкоуглеродистые стали
обыкновенного качества в зависимости от назначения подраз-
деляют на три группы: А, Б, В. Для ответственных сварных
конструкций в основном используют стали группы В с гаранти-
руемыми химическим составом и механическими свойствами.
По ГОСТ 1050—74 и ГОСТ 4543—71 выпускаются низкоугле-
родистые качественные стали с нормальным (10, 15 и 20) и
повышенным (15Г и 20Г) содержанием марганца. Химический
состав и механические характеристики низкоуглеродистых ста-
лей приведены в табл. 6.
Таблица б
Химический состав и механические свойства низкоуглеродистых сталей
(по ГОСТ 380—71 и ГОСТ 1050—74)
Марка стали	Содержание элементов, %				о МПа В	от. МПа	6, %
	С	Мп	Si	Прочие			
<ВСт2кп ВСт2сп ЪСтЗсп 15Г -20Г	0,09—0,15 0,09—0,15 0,14—0,22 0,12—0,19 0,17—0,24	0,25—0,5 0,25—0,5 0,4—0,65 0,7—1 0,7—1	<0,07 0,12—0,3 0,12—0,3 0,17—0,37 9,17—0,37	До 1 То же 0*6 То же	330—420 340—440 380—490 420 460	210 220 240 250 280	32 31 25 26 24
Эти стали хорошо свариваются всеми способами. Однако
они обладают невысокими механическими характеристиками и
их применение связано с увеличением металлоемкости и массы
конструкции. Уменьшить удельный расход стали можно, повы-
шая прочностные характеристики. С этой целью в сталь вводят
легирующие элементы, которые, образуя твердые растворы и
химические соединения, повышают ее свойства. ^Это позволяет
снизить массу изготовляемых конструкций. Сейчас все шире
27
26
применяют низкоуглеродистые низколегированные стали с со-
держанием легирующих элементов до 4 %. Основными леги-
рующими элементами являются марганец, кремний, хром и ни-
кель. Для повышения коррозионной стойкости стали вводят
медь (0,3—0,4%). Такие стали обладают хорошей сваривае-
мостью.
По ГОСТ 19282—73 предусмотрен выпуск 28 марок низко-
легированных сталей, применяемых для сварных конструкций.
Химический состав и механические свойства наиболее часто
используемых сталей приведены в табл. 7.
Таблица 7
Химический состав и механические свойства низколегированных сталей
Марка стали	Содержание элементов, %				°В’ МПа	СТ’ МПа	6. %
	С	Мп	Si	Прочие			
09Г2	<0,12	1,4—1,8	0,17—0,37	- —	450	310	21
14Г2	0,12—0,18	1,2—1,6	0,17—0,37	<0,3 Сг	470	340	21
10Г2С1	<0,12	1,3—1,65	0,8—1,1	——	520	360	21
14ХГС	0,11—0,16	0,9—1,3	0,4—0,7	0,5—0,8 Сг	500	350	22
10ХСНД	<0,12	0,5—0,8	0,8—1,1	0,6—0,9 Сг 0,5—0,8 Ni 0,4—0,7 Си	540	400	19*
15Г2АФ	0,12—0,18	1,2—1,6	<0,17	0,1—0,15 V	600	450	20
16ГС	0,12—0,18	0,9—1,2	0,4—0,7	—	500	330	21
12МХ	0,09—0,16	0,4—0,7	0,17—0,37	0,4—0,8 Сг 0,25 Ni 0,4—0,6 Мо	450	280	31
12Х1МФ	0,08—0,15	0,4—0,7	0,17—0,37	0,9—1,2 Сг 0,25Ni 0,25—0,35Мо 0,15—0,3 V	540	370	ЗК
К группе низколегированных сталей относятся теплоустой-
чивые стали перлитного класса, используемые в энергетическом
машиностроении (12МХ, 12Х1МФ, 20ХМФЛ и др., выпускаемые
по ГОСТ 20072—74). Помимо того, в промышленности разра-
батывается и осваивается ряд новых марок низколегирован-
ных сталей с улучшенными свойствами.
Для изготовления сварных конструкций низколегированные'
стали используют в горячекатаном состоянии. Термическая
обработка улучшает их механические свойства. Особенно важ-
но, что при этом достигается снижение температуры порога
хладноломкости. Поэтому некоторые марки низколегированных
сталей применяют с использованием упрочняющей термической
обработки. Однако эти стали более чувствительны к тепловому
воздействию, чем низкоуглеродистые, особенно при сварке на
форсированных режимах и металла большой толщины. В около-
28
шовной зоне более заметны явления перегрева и возможно*
образование закалочных структур, что будет служить причи-
ной образования холодных трещин. При разработке техноло-
гических процессов необходимо предусматривать соответствую-
щие мероприятия с целью выравнивания получаемых свойств.
Можно отметить, что в настоящее время освоено большинство
известных способов сварки низколегированных сталей, которые
широко используются в промышленности.
Пайка низкоуглеродистых и низколегированных сталей не
вызывает особых трудностей и может быть осуществлена всеми*
известными способами.
Легированные конструкционные стали. К этой группе отно-
сятся стали с суммарным содержанием легирующих элементов
до 10%. Они обладают высокими прочностными и пластиче-
скими характеристиками, повышенной стойкостью против,
хрупкого разрушения и некоторыми специальными свойствами.
Прочность таких сталей 800—2000 МПа, поэтому их исполь-
зуют в ответственных конструкциях, воспринимающих значи-
тельные нагрузки, например, в авиационной технике, химиче-
ском и энергетическом машиностроении и др.
Химический состав и механические характеристики некото-
рых сталей этой группы приведены в табл. 8.
Для сталей этой группы характерным является многокомпо-
нентное комплексное легирование. Почти все стали этой группы*
относятся к перлитному классу и после медленного остывания
в равновесном состоянии представляют доэвтектоидную сталь.
Однако некоторые из них, содержащие 5—6 % легирующих
элементов и более, могут относиться к мартенситным илш
бейнитно-мартенситным сталям (30Х2ГСНВМ, 28ХЗСНМВФА
и др.). Высокие механические свойства среднелегированных ста-
лей достигаются при соответствующем легировании элемен-
тами, упрочняющими феррит и повышающими прокаливаемость,
и надлежащей термической обработкой, после которой прояв-
ляется положительное влияние легирования. Поэтому такие-
конструкционные стали характеризуются как химическим соста-
вом, так и видом термической обработки. Стали этой группы,,
как правило, подвергают улучшению (закалке с последующим
высоким отпуском) или закалке и низкому отпуску.
В качестве легирующих компонентов для этих сталей при-
меняют хром, марганец, кремний, никель, титан и др. При изго-
товлении ряда конструкций от материала требуется также-
сохранение прочностных характеристик при высоких темпера-
турах и длительном воздействии постоянных нагрузок. Для по-
вышения жаропрочности сталей в их состав дополнительно'
вводятся такие легирующие элементы, как молибден, вольфрам,
ванадий, энергично повышающие температуру разупрочнения
стали при нагреве. В отожженном состоянии предел прочности
стали 25ХСНВФА, в состав которой входят вольфрам и вана-
29
Таблица 8
Высокопрочные стали для сварных конструкций
Марка стали	Содержание элементов, %				
	С	Мп	Si	Сг	Ni
25ХГСА	0,22—0,28	0,8—1,1	0,9—1,2	0,8—1,1	<0,4
30ХГСА	0,28—0,34	0,8—1,1	0,9—1,2	0,8—1,1	<0,4
30ХГСН2А	0,27—0,34	1—1,3	0,9—1,2	0,9—1,2	1,4—1,8
38Х2МЮА	0,35—0,42	0,3—0,6	0,2—0,45	1,35—1,65	<0,40
40ХН2МА	0,37—0,44	0,5—0,8	0,17—0,37	0,6—0,9	1,25—1,65
30ХН2МА	0,27—0,34	0,3—0,6	0,17—0,37	0,6—0,9	1,25—1,65
12Х2НВФА	0,08—0,15	0,3—0,7		1,9—2,4	0,8—1,2
25ХСНВФА	0,23—0,28	0,5—0,8	0,9—1,2	0,9—1,2	0,9—1,2
ВЛ1Д	0,26—0,33	1,0—1,3	0,9—1,2	1,5—2,0	1,0—1,3
<ВК59	0,22—0,27	0,6—0,9	0,2—0,6	1,2—1,6	0,8—1,3
Продолжение табл. 8
Марка стали	Содержание элементов, %				GB’ МПа	<5, %	а , н’ кДж/м4
	А1	Мо	V	W			
25ХГСА	—		-					800	10	600
ЗОХГСА	——	—	—		1100	10	500
30ХГСН2А		—>						1600		600
38Х2МЮА	0,7-1,1	0,15—0,25		—	—		—
40ХН2МА		0,15—0,25	—			——	—
30ХН2МА		0,2—0,3	—-	—	—-		
12Х2НВФА	—		0,18—0,28	1,0-1,4	—.				—
25ХСНВФА	—	—	0,05—0,15	0,5—1,0	1400— 1600	10	
ВЛ1Д		0,4—0,5	—	0,9—1,3	>1600	>6	 
КВК59	—	0,2—0,4	0,05—0,10	—	>1400	10			
Примечание. Термообработка для стали 25ХГСА— нормализация, для
стальных — закалка и отпуск.
дий, 850 МПа при б>15 %. Закалкой при 910°С, охлаждением
в масле и последующим отпуском при 35O10 С получают сгв —
= 1400 МПа, 6>10 %. При высокой прочности сталь обладает
достаточной пластичностью и хорошо сохраняет свои прочност-
ные характеристики во время нагрева. При 300'° С прочность
составляет 90 %, а при 500° С — 55 % от исходной.
Для изготовления сварных узлов из легированных сталей
используется большинство известных способов сварки плавле-
нием и контактная сварка. Однако этот технологический про-
цесс более сложен по сравнению с процессом изготовления кон-
зо
струкций сталей предыдущей группы. Эти материалы отно-
сятся к закаливающимся сталям, поэтому в сварных соедине-
ниях могут образовываться хрупкие и малопластичные зоны,,
чувствительные к возникновению трещин. Это необходимо учи-
тывать при разработке технологии и предусматривать специаль-
ные мероприятия для предохранения от подкалки и выравни-
вания свойств (подогрев перед сваркой, последующую терми-
ческую обработку и т. п.).
Для ответственных конструкций широко используют легиро-
ванные стали перлитного класса средней прочности с ов =
>=900—1300 МПа. Это стали 25ХГСА, ЗОХГСА и др. с мень-
шим или большим содержанием углерода и сложнолегирован-
ные стали с низким содержанием углерода, например,
12Х2НВФА, 23Х2НВФА. Они отличаются лучшей сваривае-
мостью по сравнению с высокопрочными легированными ста-
лями (30ХГСН2А, 28ХЗСНВФА, 30Х2ГСНВМ и др.) с <тв =
<=1500—2000 МПа.
Получение надежных сварных соединений осложняется
опасностью образования холодных трещин, а также повышен-
ной чувствительностью к концентраторам напряжений при ста-
тических и особенно при динамических нагрузках. Такая опас-
ность тем больше, чем выше легирование стали, особенно угле-
родом, поэтому разрабатывать технологические процессы нужно
очень тщательно, а также повышать культуру проектирования
и производства.
Для соединения конструкций из легированных сталей ис-
пользуют и пайку. Более прочные соединения получаются при
пайке тугоплавкими припоями: медными, медно-цинковыми и
серебряными с температурой плавления 600—900° С. Окисная
пленка, образующаяся на поверхности деталей при температуре
выше 570° С, состоит из закиси железа FeO, которая легко вос-
станавливается водородом при 1000—1100^ С и удаляется с по-
мощью флюсов. При нагреве таких сталей в вакууме или
атмосфере инертных газов не происходит окисления, и пайка
в этих условиях возможна без аргона. Пайку можно произво-
дить большинством известных способов, при этом необходимо
учитывать чувствительность таких сталей к тепловому воз-
действию.
Высоколегированные специальные стали и сплавы. К этой
группе относятся стали и сплавы, обладающие специфическими
свойствами: высокой коррозионной стойкостью при комнатной
и повышенной температурах, сопротивлением ползучести прц.
нагреве и др.
Материалы этой группы в зависимости от температурных
условий эксплуатации изделий разделяют на жаропрочные
и жаростойкие.
Жаростойкость (окалиностойкость) — свойство металлов и
сплавов хорошо противостоять при высоких температурах хими-
31
вескому воздействию, в частности, окислению на воздухе или
в другой газовой среде. Жаропрочность —способность материа-
лов при высоких температурах выдерживать без разрушения
механические нагрузки.
Подобным требованиям соответствуют материалы с высо-
кой степенью легирования — высоколегированные стали и спе-
циальные сплавы. В качестве легирующих элементов исполь-
зуют хром, никель, марганец, кремний, кобальт, вольфрам,
ванадий, молибден, титан, бор и др. Высоколегированные стали
и сплавы являются важнейшими конструкционными материа-
лами, применяемыми в производстве оборудования для химиче-
ской промышленности, в авиации, энергетике и реактивной
технике.
В первую очередь необходимо отметить высокохромистые
стали, используемые в энергетическом и химическом машино-
строении. В зависимости от степени легирования хромом они
могут относиться к мартенситному, мартенситно-ферритному и
ферритному классам. Высокохромистые стали используются
в качестве коррозионно-стойких, жаростойких и жаропрочных.
В табл. 9 приведены химический состав и назначение наиболее
распространенных высокохромистых сталей.
Таблица 9
Высокохромистые стали, применяемые для сварных конструкций
(ГОСТ 5632—72)
Марка стали	Содержание элементов, %					Назначение
	С	Мп	Si	Сг	Прочие	
08X13	<0,08	<0,8	<0,8	12—14	—	Коррозионно- стойкая
12X17	<0,12	<0,8	<0,8	16—18				То же
15Х18СЮ	<0,15	<0,8	1—1,5	17—20	0,7—1,2 А1	Жаростойкая до 1000°С
15Х25Т	<0,15	<0,8	<1	24—27	0,5—0,9 Ti	Жаростойкая до 1Ю0°С
15X11МФ	0,12—0,19	<0,7	<0,5	10—11,5	0,6—0,8 Мо 0,25—0,4 V	Жаропрочная до 550°С
15Х12ВНМФ	0,12—0,18	0,5—0,9	<0,4	11—13	0,7—1,1 W 0,5—0,7 Мо 0,15—0,3 V 0,4—0,8 Ni	Жаропрочная до 580°С Жаростойкая 800°С
Из коррозионно-стойких обычно применяют стали с 13 % Сг.
"Одновременно эти стали обладают жаростойкостью до 600° С
и жаропрочностью до 480fc С. Дальнейшее повышение содержа-
ния хрома увеличивает коррозионную стойкость стали в жидких
агрессивных средах и жаростойкость. Повышение жаропроч-
ности, допускающей длительную работу при значительных на-
32
пряжениях и температуре до
650° С, достигается дополни-
тельным легированием молиб-
деном, ванадием, ниобием,
бором и другими элементами.
Хромистые стали весьма чув-
ствительны к термическому
воздействию при сварке, что
необходимо учитывать при
разработке технологических
процессов.
Жаростойкими и жаропроч-
ными материалами являются
высоколегированные аустенит-
ные стали и сплавы. Их клас-
сифицируют по системе леги-
рования, структурному классу,
свойствам и служебному на-
значению. Основные легирую-
щие элементы — хром и ни-
кель. Материалы с суммар-
ным содержанием железа и
никеля ^65°/о при соотноше-
нии никеля и железа 1 : 1,5
являются железо-никелевыми
сплавами, а с содержанием
никеля ^55% — никелевыми
сплавами. Аустенитные стали
и сплавы являются важнейшей
группой материалов, широко
используемых в различных от-
раслях машиностроения для
конструкций, работающих в
широком диапазоне темпера-
тур. В табл. 10 приведен хими-
ческий состав некоторых рас-
пространенных аустенитных
сталей и сплавов, используе-
мых в авиационной промыш-
ленности.
К группе аустенитных ста-
лей относятся коррозионно-
стойкие хромо-никелевые ста-
ли, например 08Х18Н10Т. В
авиационных конструкциях эти
стали широко используются
Для узлов двигателей, как об-
шивочный материал для пла-
та
и
S
ч
ю
га
Прочие	0,7—1,3 Nb 0.005 В		0,9—1,30 Nb 0,02 В До 0,01% В, Се
	1 1 1 1 1 1	-3,5 -16 -6,0	-3,5
	1 1 1 1 1 1	11'1 СО СО 00 СЧ Ф	2,8-
Fe	1 1 1 1 1 1	О . Ф . • аз VoVo	Осн. 1
	Ю Ф	ю	СО
О	СОСЧ 1 1 1 I 1 1	со	сч“ ।
	1 1 1 1 1 1 О СО	00	со
	со ~	СЧ	
	СО ОО	<0,5 <0,5	ю о ю Ь- Ф о
<	1 1 мы ь- сч о -4		0,35—0, 0,7—1, 0,55—0,
		ю сосч ь-	юоо ь- СЧ ь-
н	11^111	0,15-0, 0,7—1, 0,3-0,	0,35-0, 2,40—3, 2,30—2,
Ni	о оо - - О	•> - - ^<^-<0)1000 1 1 1 1 1 1 ооооюо	>75 55—39 Осн. 15-30	Осн. ,0—37,0 Осн. ,0—20,0
	00 00 СО Г" -Ф		33, 17,
	ОООЬЮСО	ио	ООО
	оооюг^юсчеососч ^-«сч сч —« — —< сч сч сч сч 1 1 '1 1 N N II		СЧ СО СЧ 10 СЧ — СЧ СЧ 1111
о	1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 OOOOOCMQOlOC)		1111 оооо
	Г- Ь* Г- -ф со «ф	со СЧ	ф О СЧ —< —' СЧ
	оосо ь-	00 00 00 оо	о о со со со о
с/5	— — о 1 о 1 VVV V	о о о о VVVV	ООО — VVVV
Мп	<1 ,5 <1 ,5 <2 <0,7	Ь- Г^Ю О ООО—< VVVV	оо ф со ф о ооосч VVVV
	о о о	СЧ	
о	§22d5о ООО 1 1 1 VVVS§8	О 1 ОО Vo VV	СОСО о ^оасч О ООО VVVV
	ОСО	О	
Марка стали или сплава	08X18Н9 12Х18Н10 12Х18Н9Т СН2 СНЗ СН4	ХН78Т ХН38ВТ ВЖ98 ВЖЮО	ХН75МБТЮ ХН35ВТ10 ХН77ТЮ Х23Н18
2 Зак. 362
33
нера при полетных скоростях до 4 М и т. п. Эти стали хорошо
свариваются всеми основными методами сварки и широко ис-
пользуются также в паяных конструкциях. Они обладают высо-
кой пластичностью и хорошо штампуются в холодном состоянии.
С целью экономии никеля вместо этих сталей используют новые
с аналогичными технологическими характеристиками (Х13М.4У,
Х17Г9АН4 и др.) Из этих материалов изготовляют конструкции,
работающие при температуре до 500° С. Для узлов двигателей,
	Таблица 11		работающих в атмосферных условиях и среде продуктов
Удельная прочность конструкционных материалов при 350 °C			сгорания топлива, они могут применяться для работы при температурах до 800° С. В последние годы в отече- ственной и зарубежной про- мышленности все шире ис- пользуют стали переходного аустенитно-мартенситного клас- са: 08Х15Н5Д2Т, 08Х15Н9Ю, 08Х17Н5Ю и др. Эти стали
Марка стали или сплава	о_, МПа В	cb/Y	
08X15Н9Ю, 08Х17Н5МЗ Д16АТ ВТ5 08Х18Н10Т	1100—1200 130 520 830	15,7 5 11,8 11	
стареющего типа, в них до-
полнительно вводят алюминий и молибден. В нормализованном
состоянии с 1050° С эти стали приобретают аустенитную струк-
туру. Обработка холодом; при —70° С или нагартовка по-
зволяют легко перевести аустенит в мартенсит. Благодаря
наличию в сталях А1 и Мо при термическом старении в интер-
вале 400—500° С выделяется третья фаза, дополнительно упроч-
няющая сталь
Изменяя режим термообработки, можно изменять механи-
ческие свойства этих сталей в широких пределах (ов от 900
до 1700 МПа и о012 от 360 до 1500 МПа). Стали переходного
типа в упрочненном состоянии по удельной прочности и пла-
стичности (ав/у и а02/у) при повышенных температурах в 1,5
раза и более превосходят другие стали, а также алюминие
вые и титановые сплавы (табл. 11).
Как видно из приведенных данных, начиная с температуры
350° С, стали этого типа имеют наибольшую удельную проч-
ность среди сравниваемых материалов. Область применения
этих сталей та же, что и предыдущей группы. Для работы при
более высоких температурах применяют специальные жаро-
прочные сплавы.
В свою очередь жаропрочные материалы в зависимости от
назначения сварных узлов и условий эксплуатации последних
можно разделить на две подгруппы. К первой относятся мате-
риалы для изготовления узлов, работающих при высокой тем-
пературе без больших силовых нагрузок. Чаще всего это
штампо-сварные листовые конструкции (камеры сгорания, эле-
менты двигателей и т. п.), для изготовления которых исполь-
34
зуются ХН78Т, ХН75МБТЮ, ВЖЮО, ХН38ВТ и др. Эти мате-
риалы при 90№С в течение длительного времени (100 ч) сохра-
няют ав= 15—75 МПа. Конструкции из них хорошо работают
р газовых средах при 900—1150° С. Эти материалы хорошо
свариваются и паяются, штампуются, часто не требуют терми-
ческой обработки после сварки. Они отличаются высокой жаро-
стойкостью, хорошо выдерживают теплосмены.
Материалы второй подгруппы используют для изделий, рабо-
тающих при высоких температурах и испытывающих значитель-
ные нагрузки. В основном это материалы на никелевой и нике-
лево-кобальтовой основе типа ХН77ТЮР, ЖС6. Основные
требования, предъявляемые к ним, — жаропрочность, жаро-
стойкость, стойкость к теплосменам, технологичность при обра-
ботке. По данным длительных испытаний при 900° С в течение
100 ч их ов=200—280 МПа. Жаростойкость этих материалов
несколько ниже, чем материалов первой подгруппы, и равна
900—1100° С. Невысокая пластичность большинства этих мате-
риалов допускает формообразование только с нагревом. Для
получения качественных сварных соединений требуется слож-
ная технология сварки. Жаропрочность сварных соединений
£плавов составляет 80—90 % от жаропрочности основного
металла.
При сварке высоколегированных сталей и сплавов трудно
обеспечить стойкость металла шва и металла в околошовной
•зоне к образованию трещин, коррозионную стойкость сварного
соединения, сохранить свойства металла шва и сварного соеди-
нения во времени под действием напряжений и при высоких
температурах, получение плотных швов.
г При изготовлении изделий из высоколегированных сталей
и сплавов широко применяют способы сварки плавлением, кон-
тактной сварки и пайки. Нужно отметить, что пониженная
теплопроводность и высокий коэффициент теплового расшире-
ния обусловливают усиленное коробление конструкций при
сварке. Поэтому применяют режимы, обеспечивающие концент-
рированный нагрев.
Одной из основных задач технологии дуговой сварки плав-
лением высоколегированных сталей и сплавов является обеспе-
чение равномерности химического состава по длине шва и его
сечению, что достигается при строгом сохранении постоянства
условий сварки. При механизированных способах легче обеспе-
чить постоянство сварочного режима и стабильность состава,
структуры и свойств металла шва. Поэтому при изготовлении
конструкций из высоколегированных сталей и сплавов необхо-
димо стремиться к максимальной механизации сварочных
процессов.
Пайку материалов этой группы можно производить при раз-
личных способах нагрева — газовым пламенем, в индукцион-
ных установках, в печах и др. Основные трудности при пайке
2*	35
высоколегированных сталей и сплавов обусловливаются обра-
зованием на их поверхности химически прочной окисной пленки
из-за наличия в их составе значительного количества элемен-
тов с большим сродством к кислороду: хрома, алюминия,
титана. Наличие этих элементов затрудняет пайку в восстано^
вительной среде. Затруднения, связанные с образованием окис-
ной пленки, устраняют предварительным никелированием по-
верхности или применением специальных флюсов при пайке
в печах с контролируемой средой. Хорошие результаты в ряде
случаев дает применение активной газовой среды—смеси арго-
на с BoF3 или HF. Для пайки применяют припои сложного
состава на основе серебра, меди, никеля. Для соединений,
работающих при высоких температурах, когда требуется высо-
кое сопротивление ползучести, сопротивление окислению и вы-
сокая коррозионная стойкость, применяют серебряно-палладие-
вые и палладиево-никелевые припои, легированные марганцем
и алюминием.
Наиболее характерными дефектами при пайке высоколеги-
рованных сталей и сплавов являются поры, непропаи и тре-
щины. Их. предотвращение во многом зависит от правильности
выбора припоя или флюса, тщательности подготовки деталей
под пайку и соблюдения технологических условий процесса.
Магниевые сплавы. Узлы из легких сплавов находят широ-
кое применение, когда требуется существенное снижение массы
конструкций, например, в узлах летательных аппаратов, ваго-
нов и т. п. Для сварных конструкций обычно используют сплавы
магния с марганцем, церием и некоторыми другими элементами.
Сплавы магния из всех конструкционных материалов обладают
наименьшей плотностью (в 4 раза меньшей, чем у сталей),
что предопределяет их использование в конструкциях, масса
для которых является основным показателем. Плотность магния
1,75 -103 кг/м3.
В табл. 12 приведены данные о составе и свойствах спла-
вов магния, наиболее часто применяемых для сварных узлов.
Сплавы магния неустойчивы против коррозии, так как рых-
лая пленка окислов на их поверхности не предохраняет от раз-
Таблица 12
Магниевые сплавы, гриме! яемые в сварных конструкциях
Марка сплава	Содержание элементов, %				
	Мп	А1	Се	Са	Zn
МА1	1,3—2,5	—	-				
МА8	1,5—2,5		0,15—0,35	—	—
МА9	1,4		—	0,1—0,3	—
МА2—1	0,6	4,5	—	—	1,1
36
Продолжение табл. 12
Марка сплава	Содержание элементов, %		о_, МПа В	а. МПа т	б, %
	Mg	Прочие			
МА1	Остальное	0,2	190—210	100—120	5—7
МА8	То же	0,3	230—270	180—200	12—14
МА9	»		250	190	8
МА2— 1	»	—	280	180	19
рушения внутренние слои металла. Поэтому с целью повыше-
ния коррозионной устойчивости таких сплавов на их поверх-
ности создают искусственным путем специальную защитною
окисную пленку, которая при сварке обязательно должна быть
удалена. Большие затруднения при сварке магниевых сплавов
связаны с их активным окислением при нагреве до высоких
температур и образованием пленки окислов магния. При сварке
плавлением такая пленка препятствует хорошему соединению
основного и присадочного металла. В связи с этим необходима
тщательная защита сварочной ванны с помощью флюсов или
нейтральных газов.
Сварка магниевых сплавов сопровождается изменением пер-
воначальной структуры материала в околошовной зоне. В од-
них сплавах наблюдается рост зерна, в других — распад твер-
дого раствора или оплавление легкоплавких составляющих по
границам зерен твердого раствора. Все это приводит к ухудше-
нию механических характеристик металла сварных соединений
по сравнению с основным металлом. Это особенно проявляется
при сварке сплавов с большим интервалом кристаллизации и
содержащих эвтектику с температурой плавления 430—450° С.
Наличие таких ослабленных участков в сварном соединении
способствует образованию трещин. Прочность соединения также
зависит от принятой технологии сварки. В настоящее время
при изготовлении сварных узлов из магниевых сплавов находят
применение дуговая сварка вольфрамовым электродом в среде
аргона, контактная точечная и шовная сварка. Пайка магния
и его сплавов разработана недостаточно, рекомендуются при-
пои на основе Mg с добавками Al, Zn, Мп, Cd и флюсы на
основе хлористых и фтористых солей. Пайка чаще всего ведется
с нагревом токами высокой частоты, газовым пламенем, а также
в печах с обычной атмосферой.
Алюминиевые сплавы. Более широкое применение по срав-
нению с магниевыми сплавами находят сплавы на основе алю-
миния. Для изготовления сварных изделий в основном исполь-
зуют деформируемые сплавы, которые подразделяют на терми-
чески упрочняемые и термически не упрочняемые, существенно
37
различающиеся по своим механическим и технологическим
характеристикам.
Термически упрочняемые алюминиевые
сплавы. К сплавам этого типа относится ряд систем слож-
ного легирования, характеризующихся высокими прочностными
свойствами после закалки и старения. Условно их можно раз-
бить на три группы: сплавы системы легирования
А1—Си—Mg—Мп; высокопрочные системы легированна
А1—Zn—Mg—Си; прочные самозакаливающиеся сплавы
системы А1—Zn—Mg. Обычно такие материалы используются
в термически обработанном состоянии до сварки.
К первой группе относятся сплавы Д16, ВАД-1, М40. Основ-
ным представителем здесь является дюралюминий различных
марок.
Нагрев сплавов этой группы в процессе сварки приводит
к‘изменению структуры и свойств материала в околошовной
зоне. При сварке плавлением ' таких сплавов в околошовной
зоне в результате теплового воздействия происходит распад
твердого раствора, коагуляция упрочнителей и образование по
границам зерен хрупких эвтектических прослоек с невысокой
температурой плавления. Эти изменения ведут к резкому сни-
жению прочности, уменьшению коррозионной стойкости и воз-
можности появления трещин. До настоящего времени не уда-
лось получить равнопрочные сварные соединения для этих
сплавов. Вследствие низких сварочных свойств дюралюминия
его нельзя широко применить в сварных изделиях, выполняе-
мых сваркой плавлением.
В табл. 13 приведены прочностные и технологические харак-
Таблица 13
Прочностные и технологические
характеристики легких сплавов
при аргонодуговой сварке
Марка сплава	ст , МПа D		Угол изгиба, град	Склонность к образо- ванию трещин, %
	основного металла	сварного сое- динения		
АМц	но	по	180	0
АМг	200	160	100	40
АМгЗ	230	220	100	0
АМгб	320	310	180	4—6
Д20Т	400	290	60—75	
Д16Т	430	330	18—40	70—80
В95-Т	400	250	5	90
МА8	230	140	—	10—15
теристики некоторых легких
сплавов. Эти сплавы могут
быть использованы в соедине-
ниях, выполняемых контактной
точечной сваркой.
Сплавы второй группы от-
носятся к наиболее высоко-
прочным алюминиевым спла-
вам. Характерным представи-
телем является сплав В95, хи-
мический состав которого 5—
7% Zn, 1,8—2,8 Mg, 1,4—
2% Си,	0,2—0,6 Мп, 0,1 —
0,25 Сг, ^0,5 Fe, ^0,5 Si. В
закаленном состоянии и после
искусственного старения не-
плакированный сплав имеет
следующие механические свой-
ства:	ов = 600	МПа, сгт =
= 550 МПа, 6=12%. При повы-
38
тении температуры он быстро теряет прочностные свойства, по-
этому пригоден для работы в области температур не выше
125° С. Сплав очень чувствителен к тепловому воздействию при
сварке, в связи с чем рбладает весьма низкими сварочными
свойствами (см. табл. 13).
Сейчас предложен несколько измененный состав сплава
В95 (2,8—3% Mg, 6—7% Zn, 1,4—2% Си, 0,2—0,25% Сг;
0,21% Мп,^0,2 % Si, ^0,5 % Fe, >0,1 % Ti), который обладает
несколько лучшей свариваемостью.
В отличие от предыдущих, сплавы третьей группы имеют
меньшее количество цинка и не имеют меди, что обеспечивает
лучшую пластичность в литом состоянии и достаточно высокую
коррозионную стойкость при высоких прочностных характери-
стиках. После длительного старения ов^460 МПа и от>
>250 МПа при 6 = 20—22 %• На основе этой системы разра-
ботан целый ряд таких сплавов, как Unidal, Constructal,
A-Z4G и АЦМ, В92. Однако эти сплавы не обладают еще в до-
статочной степени хорошей свариваемостью при высоких
прочностных характеристиках. В них суммарное содержание
Zn и Mg 5,4—8,75 % и, как правило, содержание Zn превышает
содержание Mg. В связи с этим большинство таких сплавов
нужно сваривать в свежезакаленном состоянии с проведением
последующего искусственного старения, что не всегда удобно
для сварных изделий. Исключением является сплав В92, в ко-
тором содержание Zn немного меньше, чем Mg. Это придает
ему еще одно ценное свойство — эффекты искусственного и
естественного старения идентичны.
Недостатком перечисленных сплавов является недостаточная
свариваемость при сварке плавлением, что проявляется осо-
бенно заметно в соединениях, работающих в условиях слож-
ного нагружения.
Применение высокопрочных сплавов в сварных конструк-
циях вместо термически не упрочняемого сплава АМгб позво-
лит уменьшить массу изделий на 20—25 %.
Термически не упрочняемые алюминиевые
сплавы. К этой группе относятся коррозионно-стойкие
Деформируемые сплавы систем легирования А1—Mg и А1—Мп.
Они не подвергаются упрочнению термической обработкой.
К этой группе относятся сплавы АМц, АМгЗ, АМг5В, АМгб.
Эти сплавы, как правило, однофазные и являются гомогенными
твердыми растворами, склонными при нагреве к укрупнению
зерна. Введение в состав небольших добавок Мп, Сг, V, Ti
и других элементов повышает прочность, уменьшает склонность
к укрупнению зерна при незначительном снижении пластич-
ности, тем самым улучшая свариваемость сплавов.
Согласно равновесной диаграмме состояния системы А1—Mg
(рис. б), при эвтектической температуре 451еС в алюминии
растворяется 15,35 % Mg, а при комнатной температуре
39
Рис. 6. Равновесная диаграмма состояния системы
Al—Mg
''•'2,95% Mg. Такое резкое изменение раст-
воримости при снижении температур не
влечет за собой ни существенного упрочне-
ния сплава после соответствующей термо-
обработки, ни резкого снижения свойств
при сварке, что объясняется малой скоро-
стью диффузии магния в сплавах системы
Al—Mg.
Как Видно из диаграммы состояния, фа-
за а является твердым раствором магния
в алюминии> а фаза р представляет собой
де ~ Мд,% соединение Al3Mg2. Из-за малых скоростей
диффузионных процессов даже при отжиге
с медленным охлаждением в алюминии об-
разуется пересыщенный твердый раствор магния и равновесного
состояния сплава не достигается.
Химический состав некоторых алюминиево-магниевых спла-
вов, нашедших широкое применение в промышленности, при-
веден в табл. 14.
Таблица 14
Химический состав алюминиево-магниевых сплавов, %
Марка сплава	Си	Mg	Si	Fe	Мп	Zn	Прочие
АМгМ	<0,05	2,0—2,8	<0,4	<0,6	0,15—0,40	-	0,1 Ti
АМгЗ	<0,05.	3,2—3,8	0,5—0,8	<0,4	0,3—0,6	<0,2	
АМг5В	<0,05	4,8—5,5	<0,05	<0,5	0,3—0,5	<0,2	0,02—0,2 V
АМгб	<0,05	5,8—7,0	<0,4	<0,4	0,05—0,75	<0,2	0,2—0,1 Ti
С увеличением содержания магния повышается прочность
сварных соединений. Однако одновременно с этим увеличи-
вается и склонность к образованию трещин. Наиболее высокая
чувствительность к растрескиванию наблюдается в сплавах
с содержанием Mg<10 %. Поэтому для сварных изделий при-
меняют сплавы, содержащие <6 % Mg. В сварных соединениях
сплавов, содержащих Mg, наблюдается также повышенная
склонность к газовой пористости. Причиной этого является
влага, попадающая в сварочную ванну с окисными пленками.
Поэтому требуется высокое качество подготовки поверхности
основного и присадочного металлов и тщательная защита
ванны.
В целом сплавы этой группы обладают хорошими техноло-
гическими свойствами: хорошо штампуются и свариваются
40
всеми основными методами. При этом прочность сварных соеди-
нений не менее 95 °/о прочности основного металла. Однако
сплавы этой группы отличаются сравнительно невысокими
общими прочностными характеристиками. Так, наиболее проч-
ный сваривающийся сплав этой группы АМгб имеет при ком-
натной температуре ов:=320 МПа и от= 170 МПа. Это сущест-
венно ограничивает область их применения в качестве конст-
рукционных материалов.
Область использования легких сплавов на основе алюминия
и магния ограничивается температурными условиями в связи
с тем, что такие материалы весьма чувствительны к нагреву,
в особенности к продолжительному.
Термически упрочняемые алюминиевые сплавы могут ис-
пользоваться при кратковременном нагреве до 250° С. Сплавы,
упрочняемые нагартовкой, в условиях кратковременного на-
грева работоспособны до температур 120—150° С. Сплавы на
основе магния типов МА2 и МАЗ выдерживают кратковремен-
ный нагрев до 150° С. В связи с этим весьма перспективными
являются материалы на основе спеченной алюминиевой
пудры — САПы. Такие материалы, имея высокие прочностные
характеристики при обычной температуре, отличаются высокой
жаропрочностью. При длительном нагреве до 500° С они имеют
прочность ов= 20—30 МПа. Однако эти материалы длительное
время считались несвариваемыми. В настоящее время найдена
возможность их сварки. При пайке алюминиевых сплавов необ-
ходимо учитывать наличие прочных и трудноудаляемых поверх-
ностных окислов, наличие эвтектических составляющих с низ-
кой температурой плавления, потерю прочностных свойств при
пайке некоторых стареющих сплавов, высокую теплопровод-
ность. С целью сохранения высоких прочностных характеристик
паяных соединений термически упрочняемых сплавов нужно
применять припои с температурой нагрева ниже опасного интер-
вала разупрочнения или гораздо выше, чтобы нагрев был бли-
зок к температуре закалки.
Свойства окисной пленки, образующейся на поверхности
алюминиевых сплавов, предопределяют способы их пайки.
В настоящее время разработаны активные флюсы, содержащие
хлориды, фториды, удаляющие окислы с поверхности паяемых
деталей. Их активность проявляется при температурах выше
380° С. Пайка алюминия и его сплавов с такими флюсами воз-
можна только припоями на цинковой и алюминиевой основах,
имеющими температуру плавления 300—600е С. Пайку произ-
водят с нагревом газовым пламенем, в печах или погружением.
Титановые сплавы. Сравнительно новые конструкционные
материалы — титан и его сплавы. Они обладают рядом ценных
свойств, обусловливающих их применение в авиационной
Промышленности, ракетостроении, судостроении, химическом
машиностроении и других отраслях производства. Главное
41
достоинство этих материалов — сочетание высоких механиче-
ских свойств и коррозионной стойкости с малой плотностью
(у=4,5-103 кг/м3). Для ряда отраслей большое значение имеют
и некоторые специфические свойства титановых сплавов: воз-
можность получения высоких механических свойств при повы-
шенных температурах, пригодность для работы при очень низ-
ких температурах (вплоть до температуры жидкого азота),
сравнительно хорошая свариваемость, малый коэффициент
линейного расширения, ненамагничиваемость.
Эти материалы по своим свойствам относятся к теплостой-
ким. Использование сплавов на основе титана особенно эффек-
тивно по сравнению с коррозионно-стойкими сталями до
300—350*JC, а с алюминиевыми сплавами — начиная с 200° С.
Общепризнанным температурным пределом применения боль-
шинства современных титановых сплавов в технике являются
температуры порядка 500° С, а при кратковременных воздейст-
виях высоких температур этот предел может быть еще выше.
Изделия, изготовленные из этих сплавов с помощью сварки,
чаще всего представляют собой штампо-сварные конструкции,
выполненные из тонколистовых материалов. Для этого исполь-
зуют или технический титан ВТ1, имеющий ов<700 МПа, или
специальные сплавы, имеющие в своем составе в качестве леги-
рующих добавок Al, Sn, Zr, Мп, Mo, Cr, Fe и др. Титан имеет
две аллотропические модификации — высокотемпературную и
низкотемпературную 0—Ti и а—Ti соответственно, с темпе-
ратурой полиморфного превращения 883°С. В зависимости от
влияния на полиморфизм титана все легирующие элементы
могут быть разделены на а-стабилизаторы (А1), 0-стабилиза-
торы (V, Mo, Fe, Cr, Мп, Fe и др.) и нейтральные упрочни-
тели (Zr, Sn).
В зависимости от системы легирования и структуры в нор-
мализованном состоянии получаемые сплавы подразделяются
на классы: а-сплавы со структурой стабильной а-фазы;
а +0-сплавы, структура которых содержит а- и 0-фазы; 0-спла-
вы со структурой стабильдой 0-фазы. Легированием получают
сплавы, обладающие высокой прочностью при достаточной
пластичности и вязкости. По гарантированной прочности тита-
новые сплавы подразделяют на высокопластичные с прочностью
ов<700 МПа, средней прочности с сгв = 750—1000 МПа, высоко-
прочные с ов>1000 МПа.
В табл. 15 приведены химический состав и свойства некото-
рых применяемых в отечественной промышленности сваривае-
мых титановых сплавов. Большинство указанных сплавов обла-
дают высокими технологическими характеристиками: доста-
точно пластичны, поддаются обработке давлением без нагрева,
удовлетворительно свариваются. Основным обстоятельством,
затрудняющим сварку этих материалов, является большая
химическая активность титана при высоких температурах по
42
Таблица. 15
Сплавы титана, применяемые для сварных конструкций
Марка сплава	Класс	Содержание элементов, %			
		Мп	Мо	Сг	А1
ВТ1								-
ВТ5			1	—	—	4—5,5
ВТ5-1	а	 			4—5,5
ВТ4		1—2	—	—	4—5
ОТ4		1—2	—	—	2—3,5
ВТ6		— -		.	- -	5—6,5
ВТ6С	а+Р	——	—	—	5
ВТЗ-1		• 	1—2	1,5—2,5	4—5,5
ВТ14		—	3	—	4,5
ВТ22		—	5	1	5
ВТ15	Р	- 	7	11	3
ТС6		—	5	11	3
Продолжение табл. 15
Марка сплава	Содержание элементов, %		стс, МПа D	б, %
	Y	Прочие		
ВТ1	- —	- -	400—550	30
ВТ5	 •	—	750—900	10
ВТ5-1	—	2—3Sn	750—950	12
ВТ4	—		850—1000	12
ОТ4	—	—	700—900	15
ВТ6	3,5—4,5	-	900—1100	7
ВТ6С	4		900—1000	10
ВТЗ-1	0,3	0,5 Fe	1000—1200	10
ВТ14	1,0	—	950—1100	8
ВТ22	5	1 Fe	1100—1500	8
ВТ15		- -	1350—1500	4
ТС6	6	—	1400—1500	4
отношению к активным газам (азоту, кислороду, водороду).
Механические свойства титановых сплавов сильно зависят от
таких примесей, их содержание должно строго ограничиваться:
О2<2%, N2<0,05%, Н2<0,01%.
В связи с этим необходимым условием получения качественных
соединений, особенено при сварке плавлением, является обеспе-
чение надежной защиты от газов не только сварочной ванны,
43
но и остывающих участков металла шва и околошовной зоны,
нагретых до температуры выше 350° С. Дополнительные затруд-
нения при сварке создают большая склонность титана к росту
зерна при нагреве до высоких температур и сложный характер
фазовых и структурных превращений. Результатом этого
является снижение пластичности и возникновение большой не-
однородности свойств сварного соединения.
Для преодоления этого необходимо сварку сплавов различ-
ных классов вести на режимах, обеспечивающих наиболее опти-
мальный интервал ‘скоростей охлаждения, при которых степень
снижения пластических свойств оказывается наименьшей.
Исходя из этого а-сплавы целесообразно сваривать на режимах
с минимальной погонной энергией, для а+^-сплавов рекомен-
дуются мягкие режимы с малыми скоростями охлаждения
и для |3-сплавов—режимы, обеспечивающие высокую скорость
охлаждения [48]. Наиболее частым дефектом сварных соеди-
нений являются холодные трещины, возникающие при понижен-
ной пластичности вследствие насыщения металла газами,
и поры. Причем холодные трещины в швах могут образовы-
ваться при хранении сварных изделий.
Для соединения деталей из титановых сплавов применяют
основные способы сварки плавлением (дуговую с местной или
общей защитой в инертных газах, под флюсом, электрошлако-
вую, электронно-лучевую и др.), контактную (ТЭС, ШЭС, КСС),
а также диффузионную сварку и пайку. При этом необходимым
условием, как уже отмечалось, является тщательная защита
нагретого металла от взаимодействия с окружающей атмосфе-
рой. При пайке поверхностный слой может быть предохранен
от взаимодействия с активными; газами несколькими спосо-
бами. Например, применением специальных флюсов, быстрым
нагревом и пайкой в высоком вакууме, пайкой в среде инерт-
ных газов (аргона, гелия) высокой чистоты, предварительным
облуживанием деталей без доступа воздуха. Многие флюсы,
применяемые для пайки других сплавов, непригодны для тита-
на, так как они взаимодействуют с ним. Для титана и его
сплавов рекомендуются флюсы, содержащие хлориды и фто-
риды. Прочность соединений титана, паяных в чистых инертных
газах, как правило, больше, чем паяных под флюсом, что опре-
деляется лучшей защитой от окисления.
Прочность и пластичность паяных соединений зависит от
качества слоя твердого раствора или интерметаллидов, обра-
зующихся в паяном шве. Толщина такого слоя определяется
составом припоя, температурой и продолжительностью пайки.
Из-за склонности титана образовывать хрупкие соединения со
многими металлами температура и время пайки должны быть
ограничены. Наиболее благоприятные условия в этом отноше-
нии создаются при пайке с индукционным и электроконтактным
нагревами. Наиболее освоенным припоем для пайки титана
44
является серебро, а также серебро с добавкой марганца.
При этом образуются достаточно прочные и пластичные соеди-
нения. Применяются и припои на основе титана с никелем,
1огда в швах наблюдается склонность к образованию газо-
вых пор.
Титан и его сплавы могут быть соединены пайкой и с дру-
гими металлами. В этих случаях рекомендуется предварительно
покрывать паяемые поверхности металлами, не склонными
к образованию хрупких промежуточных слоев.
Новые конструкционные материалы. Кроме металлов, ука-
занных выше, при изготовлении сварных узлов находит при-
менение еще целый ряд различных материалов, обладающих
теми или иными специфическими свойствами. Из них необхо-
димо отметить, в первую очередь, тугоплавкие металлы: цирко-
ний, ниобий, молибден, тантал и их сплавы. Состав и свойства
некоторых из них приведены в табл. 16. Они обладают высо-
Таблица 16
Тугоплавкие материалы
Материалы	Содержание элементов, %				<тв при 20 °C, МПа	Овпри нагре- ве, МПа	б, %
	Zr	Nb	Мо	с			
Цирконий	Осн.	—			250—290	—	40
чистый							
Сплав цирко-	То же	1	——	—	350	200*	35
НИЯ (с 1% Nb)							
То же	»	2,5		—	430	280*	25
(с 2% Nb)							
Ниобий	— .	Осн.	—		350	—	10
чистый							
Сплав ниобия	—	То же	3,8—5,2	0,05	850	—	4
ВН2							
То же, ВН4	1—2	»	8,5—10,5	0,25—0,4	810	—	16
Молибден ЦМ1 Сплав молиб-	—	—	Осн.	0,01—0,03	700	40**	15
	0,07—	0,07—0,3	То же	0,004	800	100**	10
дена ЦМ2А То же, ЦМ5	0,15 0,4—0,6	—	»	0,04—0,07	800	200**	11
* При нагреве до 300 °C, ** при нагреве до 1200 °C.
кой жаропрочностью, высокой коррозионной стойкостью
в агрессивных средах, благодаря чему находят применение
в атомной технике, химическом машиностроении, двигателе-
строении, радиоэлектронной промышленности. Тугоплавкие
металлы и их сплавы составляют группу трудносвариваемых
материалов. Помимо высокой температуры плавления, они
характеризуются высокой химической активностью при нагреве.
45
Их взаимодействие с газами приводит к охрупчиванию мате-
риала, а при нагреве наблюдается склонность к росту зерен.
Качественная сварка этих металлов может осуществляться при
быстром нагреве их до высокой температуры и обеспечении
идеальной защиты от воздуха. Поэтому сварка ведется с вы-
сокими скоростями и применением высококонцентрированных
источников нагрева. Эти металлы насыщаются газами не только
в расплавленном состоянии, но и при нагреве до высоких тем-
ператур в твердом состоянии, поэтому возникает необходимость
защищать большие области металла в процессе сварки.
Для соединения этих металлов используют контактную
сварку, некоторые методы сварки плавлением, диффузионную
сварку и пайку.
При дуговой сварке в инертных газах к чистоте последних
предъявляют повышенные требования, Для тугоплавких ме-
таллов предпочтительным считают гелий, так как в этом слу-
чае выделяется тепла больше, чем при сварке в аргоне.
Чтобы избежать загрязнений шва, сварку выполняют воль-
фрамовым электродом без присадки. Качество швов выше при
сварке в камерах с контролируемой защитной средой.
За последние годы в отечественной и зарубежной промыш-
ленности все более широкое применение находит метод соеди-
нения деталей из химически активных тугоплавких металлов
электронно-лучевой сваркой в вакуумных камерах.
Глава III
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ПОДГОТОВКА
ПРОИЗВОДСТВА СВАРНЫХ И ПАЯНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
НАЗНАЧЕНИЕ И СОДЕРЖАНИЕ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ
Современное машиностроительное производство представ-
ляет собой сочетание различных процессов, средств производст-
ва, служб и подразделений со сложными технико-экономически-
ми и организационными связями. Поэтому пуску любого произ-
водства всегда предшествует большая и трудоемкая подготови-
тельная работа. Техническая подготовка любого производства,
в том числе и сварочного, представляет собой комплекс меро-
приятий по проектированию и освоению производства новых и
совершенствованию выпускаемых конструкций с использованием
наиболее прогрессивных методов и средств производства. В рам-
ках технической подготовки можно выделить несколько различ-
ных направлений, основными из которых являются конструк-
торское и технологическое, тесно взаимосвязанные между собой.
Свойства и назначение объекта производства, особенности
технологии его изготовления в основном определяют организа-
ционную структуру предприятия и характер его производствен-
ного цикла. Поэтому в подготовительный период для производ-
ства особенно большое значение приобретает правильная
организация и проведение технологической подготовки, которая
по удельному весу в общем объеме подготовки по трудоемкости
и стоимости составляет в среднем для единичного и мелкосе-
рийного производства 20—25;%, для серийного 40—45 %, круп-
носерийного и массового 60—70%. И эти затраты непрерывно
увеличиваются с усложнением новых конструкций и необходи-
мостью сокращения сроков освоения их производства.
В целом технологическая подготовка производства пред-
ставляет собой совокупность взаимосвязанных процессов, обес-
печивающих технологическую готовность предприятий к выпус-
ку изделий заданного качества при установленных сроках,
объеме выпуска и затратах. Основной задачей технологической
подготовки производства, определяющей главное ее направле-
ние, является разработка прогрессивного технологического
процесса и обеспечение его необходимым технологическим осна-
щением, технически и экономически наиболее соответствующим
данным производственным условиям.
Технологическая подготовка серийного производства вклю-
чает разнообразные по характеру, сложные и трудоемкие рабо-
ты. Например, проектирование новых технологических процес-
47
сов связано с необходимостью предварительного проведения
экспериментальных исследований, сложных расчетов при соз-
дании специального оборудования и оснастки. Велик объем и
выпускаемой технологической документации. В то же время на
технологическую подготовку производства, несмотря на ее
сложность, большую трудоемкость и ответственность, устанав-
ливают весьма сжатые сроки, а качество всех работ оказывает
решающее влияние на технико-экономические показатели се-
рийного производства. Каждое частное решение затем много-
кратно реализуется в серийном производстве, следовательно,
каждое неудачное решение, допущенное при подготовке, неиз-
бежно приведет к появлению многократно повторяющихся ус-
ложнений или неудовлетворительных результатов. Например,
неправильно выбранный способ или режим сварки, или неверно
спроектированная и изготовленная технологическая оснастка
являются распространенными причинами усложнений, возникаю-
щих при выполнении технологических операций, или появления
брака. Выбор недостаточно точного метода контроля сопровож-
дается проникновением необнаруженного брака на последую-
щие этапы технологического процесса и в эксплуатацию.
Правильные и. прогрессивные решения этих вопросов в зна-
чительной степени определяются качеством принятых конструк-
торских разработок в проектируемом изделии. Поэтому техно-
логическая подготовка производства включает:
1)	технологическую отработку конструкции изделия;
2)	проектирование, отработку и освоение наиболее прогрес-
сивных технологиечских процессов изготовления элементов и
изделия в целом, разработку необходимой документации;
3.	) проектирование, изготовление и отладку специализиро-
ванных и специальных видов технологической оснастки и обо-
рудования, средств механизации и автоматизации.
Все эти работы выполняют в определенной последовательно-
сти и в сроки, определяемые общим графиком подготовки про-
изводства. Календарное время выполнения всех работ по под-
готовке составляет цикл подготовки производства.
В свою очередь, конкретное содержание и общий объем работ
по технологической подготовке зависит от заданного объема и
программы выпуска изделий, от степени сложности и новизны
конструкции, от качества технологической отработки изделия в
процессе его .проектирования и изготовления опытных образцов,
от уровня кооперирования производства и других факторов.
В связи с этим большое значение приобретает учет особенностей
того или иного производства. Это особенно важно для авиацион-
ной техники, химического машиностроения и др., отличающихся
как небольшой программой выпуска продукции, так и высокой
сложностью изделий,, многономенклатурностью составляющих
их элементов, используемых материалов и технологических про-
цессов, частой сменой объектов производства и кратковремен-
48
ностью сроков освоения. В целом технологическая подготовка
призвана обеспечить общий технический прогресс производства,
высокие технико-экономические показатели работы предприя-
тий в соответствии с принятыми планами по выпуску изделий.
ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ И ОРГАНИЗАЦИЯ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ подготовки
При существующих индивидуализированных методах органи-
зации и оснащения производства технологическая подготовка
•часто предусматривает его коренную перестройку. Это неблаго-
приятно отражается на ритмичности работы предприятий, в
большинстве случаев влечет за собой неоправданное увеличение
затрат на выпуск большого объема технологической документа-
ции, удорожание и нерациональное использование технологиче-
ской оснастки. При смене или существенном изменении объекта
производства- вся работа выполняется вновь практически в пол-
ном объеме без использования имеющихся разработок. Техно-
логические вопросы решаются, как правило, самим технологом,
опирающимся на личный опыт и знания и ограничивающимся
практикой одного предприятия или цеха. В результате для одно-
типных деталей и узлов в условиях различных типов производ-
ства (заводов, цехов, участков) применяются разнообразные
технологические процессы и оснащение, составляется огромное
число технологических карт. Перечисленные недостатки гово-
рят о необходимости пересмотра существующей системы разра-
ботки и изменения технологических процессов, уменьшения объ-
ема технологической документации и общего сокращения затрат
средств и времени на подготовку. Добиться этого можно на
основе метода комплексной нормализации элементов производ-
ственной системы [2, 18, 19].
Этот метод позволяет осуществлять технологическую подго-
товку производства комплексно, охватывая все ее основные эта-
пы, включая проектирование изделий и технологических про-
цессов, конструирование и изготовление технологической оснаст-
ки и специального оборудования. В рассматриваемых условиях
высококачественное и своевременное выполнение огромного
комплекса работ по технологической подготовке производства
основано на использовании ряда технико-организационных прин-
ципов. Основными из них являются:
1.	Наиболее высокая технологическая отработка как самой
конструкции изделия, так и способов ее изготовления, проводи-
мая в период проектирования. В основе этого лежит принцип
максимальной технологичности.
2.	Принцип технологической переналадки (гибкости) произ-
водства с максимальным использованием технологии и оснастки,
применявшихся при изготовлении ранее выпускавшихся изде-
49
лий (технологическая преемственность). Применение этого прин-
ципа основано на типизации технологических процессов и эле-
ментов оснащения.
3.	Принцип комплексной механизации и автоматизации про-
изводства в условиях малой серийности и частой смены изго-
товляемых объектов, основанный на широком использовании
унификации и стандартизации элементов технологической ос-
настки и специального оборудования и применении метода агре-
гатирования.
4.	Совмещение во времени работ, выполняемых в плане тех-
нологической подготовки производства.
В настоящее время при конструировании изделий все боль-
ше внимания уделяют вопросам технологичности [6, 13, 33]. На-
чиная со стадии эскизного проектирования и изготовления опыт-
ных образцов, изделия подвергают тщательной технологической
отработке. При решении вопроса о серийном изготовлении новой
конструкции учитывается заключение о ее технологичности, то
есть насколько она позволяет применять наиболее прогрессив-
ные формы и методы производства. Технологическая отработка
конструкций в процессе их проектирования дает возможность не
только своевременно решить вопросы повышения технологич-
ности, она позволяет также заблаговременно определить те тре-
бования, которые новое изделие предъявляет к серийному про-
изводству.
В разработке технологического процесса можно выделить
два этапа.
Первый целесообразно отнести к стадии проектирования са-
мой конструкции. В ходе технологической отработки конструк-
ции разрабатывают основные принципиальные положения по ее
изготовлению, которые в дальнейшем и определяют основные
направления в разработке рабочих технологических процессов.
Оформленные в виде специальных технологических документов,
эти положения являются своеобразными «вехами» будущего
серийного технологического процесса, называемыми директив-
ными технологическими материалами (ДТМ) или директивной
технологией (ДТ) [2]. Разработка таких материалов позволяет
обеспечить наиболее высокий технический уровень производства.
В процессе разработки ДТМ решают вопросы выбора наиболее
технологичных с позиций сварки конструктивных решений, схе-
мы технологического расчленения конструкций, определяют ха-
рактер соединений по технологическим разъемам и методы их
выполнения, разрабатывают технические условия и задания на
проектирование специального оборудования и технологической
оснастки, выбирают методы, средства контроля и т. д. ДТМ раз-
рабатывают на базе наиболее прогрессивных технологических
процессов и оборудования. К разработке привлекают специали-
стов научно-исследовательских организаций, ОКБ и т. п. Эти
материалы являются одним из главных форм влияния научно-
50
исследовательских и проектных организаций на повышение тех-
нического уровня серийного производства.
Все принципиально новые технологические решения, закла-
дываемые в’ конструкции при проектировании, нуждающиеся в
предварительной отработке, проверяются при изготовлении опыт-
ных образцов и принимаются с учетом их технико-экономиче-
ской эффективности при заданном объеме производства. С дру-
гой стороны ДТМ дают возможность серийным предприятиям
значительно упростить и сократить срок подготовки производ-
ства и освоения изделия, заранее определить трудоемкость
всех этапов производственного процесса, технологическую ос-
нащенность, необходимость и объем реконструкции предприя-
тия. По окончании проектирования изделия на основе рабочих
чертежей и ДТМ проводится второй этап — разрабатывается
рабочий технологический процесс и создается необходимое спе-
циальное оборудование, технологическая и контрольная ос-
настка.
Разработка рабочей технологии ведется в строгом соответст-
вии с рабочим проектом конструкции. Это накладывает на ра-
боту технологов определенные ограничения в связи с принятыми
в проекте конструктивными решениями. В этих условиях ДТМ
придается исключительно большое значение. Разработка рабо-
чей технологии в свою очередь выполняется в две стадии. На
первой выбирают способы обработки и получения элементов
конструкций, устанавливают полный перечень всех необходимых
операций и их рациональную последовательность (маршрут),
выбирают технологическое оборудование, режимы обработки и
технологическую оснастку, проводят нормирование операций и
определяют их трудоемкость. Полученные материалы представ-
ляются в виде маршрутной технологии.
На второй стадии производится детализация ранее выпол-
ненных разработок, степень и полнота которой зависит от типа
производства. В большей степени детализируют технологиче-
ский процесс в серийном и массовом производстве. Операции
разбивают на переходы с указанием разрядов работающих, фон-
дов времени, материалов, мер по технике безопасности и т. п.
Каждая из операций оформляется в виде отдельной операцион-
ной технологической карты. В малопрограммном — единичном и
мелкосерийном производстве такие карты обычно не оформля-
ют и детализируют непосредственно маршрутную технологию.
При разработке серийной технологии изготовления изделия
большое значение имеет использование типовых технологиче-
ских процессов. Типизация технологических процессов предус-
матривает классификацию и объединение обрабатываемых объ-
ектов в группы по общности конструктивно-технологических
признаков, тщательный технико-экономический анализ возмож-
ных методов обработки и на этой основе изыскание наиболее
рационального общего для всей группы объектов технологиче-.
51
ХХХХХХХХХХХХХХ XX
Способ сварки[
Геометрическая или
констриктивная
форма конструкции
Разновидность геометри-
ческой или конструктив-
ной Формы ___________
Длика конструкции
Ширина или диаметр
конструкции_____________
Высота конструкции_______
Материал свариваемых
деталей______- ___________
Масса конструкции _______
Толщина материала____________
Конфигурация сварных шв'бв~ 1
Тип соединений и характер
выполняемых швов_______/
Род и полярность тока * •
Характер нагрева сварных соединений
Рис. 7. Структура технологического
кода сварных конструкций [41]
ского процесса с комплексным решением вопросов выбора
маршрута, оборудования и оснастки. Это может производиться
в разных масштабах: в пределах предприятия, в рамках отрасли
и, наконец, в масштабе всего машиностроения. Такая работа
сейчас проводится и имеются специальные разработки. Приме-
ром может служить разработка «Общесоюзного классификатора
сварных конструкций для сварки плавлением» [41]. Целью их
является создание единых принципов и системности технологи-
ческой классификации и кодирования сварных конструкций в
машиностроении. На рис. 7 приведена структура технологиче-
ского кода сварных конст-
рукций, учитывающего 13
различных конструктивно-
технологических признаков.
Такие разработки важны в
деле типизации сварочного
производства.
Типовые технологические
процессы можно разрабаты-
вать заранее для представи-
телей классификационных
групп конструкций. Непре-
менное условие заключается
в том, что типовые техноло-
гические процессы должны
быть для данных производ-
ственных условий наиболее
оптимальными и прогрессив-
ными. Поэтому их разработ-
ку необходимо осуществ-
лять на базе передового
опыта машиностроительных
предприятий и новейших достижений науки и техники. При
необходимости могут быть проведены специальные исследования
научно-исследовательскими коллективами и коллективами пе-
редовых предприятий для разработки новых технологических
решений.
Технологический процесс, составленный для типового пред-
ставителя группы, как правило, отличается от рабочего процес-
са изготовления конкретного элемента, входящего в группу и
имеющего определенные отличия. Однако типовой технологиче-
ский процесс является наиболее качественной основой для под-
готовки серийного производства. Использование типовых техно-
логических процессов позволяет:
существенно сократить затраты и сроки проектирования ра-
бочих технологических процессов;
обеспечить наиболее высокий технический уровень производ-
ства и внедрение передового опыта;
52
повысить серийность рабочих технологических процессов, соз-
давая предпосылки для механизации и автоматизации производ-
ства.
На рис. 8 показано влияние типизации на продолжительность
разработки рабочей технологии. Таким образом, типизация тех-
нологических процессов создает реальные условия для повыше-
Рис. 8. Циклограммы разработки тех-
нологии:
/ — при индивидуализированном подходе.
Все этапы входят в цикл подготовки про-
изводства и повторяются при смене объ-
екта:
1 — технологическая отработка чертежей;
-2 — разработка директивного процесса;
3 — разработка рабочего процесса;
Л — при использовании типовых и норма-
лизованных процессов. Этап а в цикл под-
готовки производства при смене объекта
не входит, этап б выполняют при смене
объекта производства:
1 — классификация конструкций и выбор
типовых представителей; 2 — разработка
типовых процессов; 3 — разработка техно-
логических нормалей; 4 — опытная провер-
ка разработок; 5 — технологическая отра.
<югка серийных чертежей; 6 — разработка
рабочей технологии на основе типовых про-
цессов
ния производительности труда, сокращения сроков освоения но-
вых изделий, повышения их качества и снижения себестоимо-
сти.
Важнейшей частью технологической подготовки производства
является также разработка и изготовление технологической
оснастки. В общем балансе средств производства специальное
технологическое оснащение занимает важнейшее место и рас-
полагается вслед за технологическим оборудованием. Но если
парк оборудования с изменением конструкции изделия при тех-
нологической подготовке изменяется незначительно, то техно-
логическая оснастка обычно подвергается радикальным измене-
ниям, даже полной замене. Поэтому затраты на ее создание
составляют важнейшую статью расходов. Так в авиационной
промышленности трудоемкость проектирования и изготовления
технологического оснащения достигает 60—80% от общей тру-
доемкости технологической подготовки серийного производства,
а по времени изготовления —до 90% всего цикла подготовки [1].
Поэтому снижение трудоемкости и сроков создания оснастки
является одним из основных резервов сокращения затрат на
подготовку производства. Значительный эффект дает нормали-
зация оснастки, основанная на использовании унифицированных
и стандартных деталей и узлов.
Комплексная нормализация элементов оснастки позволяет
уменьшить число типоразмеров и организовать их заблаговре-
менное и централизованное изготовление. Такие элементы обла-
дают высоким качеством, так как создаются на основе обобще-
53
ния передового опыта и подвергаются более тщательной обра-
ботке при изготовлении на специализированном предприятии.
Они сравнительно недорогие.
Конкретные конструкции приспособлений и установок из та-
ких элементов выполняются методом агрегатирования (создание
требуемых компоновок). При этом резко сокращаются трудоем-
кость проектно-конструкторских разработок и сроки создания
агрегатов в период технологической подготовки (рис. 9). Особое
Рис. 9. Циклограммы разработки
сварочных установок из:
I — необратимых элементов. Этапы пов-
торяются при создании каждой уста-
новки, входят в цикл подготовки про-
изводства каждого изделия:
1	— разработка технического задания;
2	— проектирование; 3 — подготовка
производства; 4 — изготовление дета-
лей; 5 — сборка и отладка; 6 — внедре-
ние;
II — унифицированных и нормализо-
ванных элементов. Этапы а, б, в с под-
готовкой производства каждого нового
изделия не связаны; этап г входит в
цикл подготовки производства каждого
нового изделия:
1	— проектирование типовых компоно-
вок; 2 — разработка нормализованных
элементов; 3 — изготовление образцов;
4 — отладка и проверка образцов; 5 —
подготовка производства; 6 — изготов-
ление деталей; 7 — сборка; 8 — разра-
ботка технического задания; 9 — раз-
работка рабочих компоновок;//? — про-
ектирование и изготовление оснастки;
11	— сборка и отладка установки из
нормализованных агрегатов
преимущество унифицированных и нормализованных элемен-
тов заключается в их обратимости — возможности многократ-
ного использования в различных компоновках. Примером может
служить типаж механического сварочного оборудования, разра-
ботанный ИЭС им- Е. О. Патона, ВПТИТЯЖМАШ, ВИСП и
другими организациями и предназначенный для создания меха-
низированных сварочных установок методом агрегатирования
[44]. Создание таких комплексов особенно важно для произ-
водств с небольшой и часто меняющейся программой (рис. 10).
Для ускорения запуска в производство новых изделий и сни-
жения расходов в отечественной промышленности проведена
большая работа по совершенствованию методов и средств под-
готовки производства. Важное назначение имеет характер органи-
зации работ. Признание получил параллельно-последовательный
метод при выполнении всего комплекса работ по освоению но-
вых изделий. Кроме того, разрабатываются и внедряются многие
организационно-технические мероприятия, направленные на со-
кращение сроков выполнения работ на каждом этапе подготовки
производства. Сущность параллельно-последовательного метода
заключается в следующем. Работа по подготовке производства
54
Рис. 10. Типовые компоновки установок для сварки про-
дольных (а) и кольцевых (б) швов:
1 — сварочная головка; 2 — источник питания сварочной дуги;
3 — шкаф с электроаппаратурой; 4 — поворотная колонна для
закрепления сварочной головки; 5 — приспособление для закреп-
ления изделия
нового изделия на серийном предприятии начинается после оп-
ределения основных характеристик изделия, то есть задолго до
окончания разработки всего комплекта чертежей рабочего
проекта. Начало работ по каждому последующему этапу под-
готовки производства опережает окончание работ по предыду-
щему этапу. В результате работы по разным этапам выполня-
ются не после завершения каждого из них, а параллельно, с
небольшим сдвигом во времени. Такое совмещение позволяет
достигнуть значительного сокращения общего цикла подготовки
производства. Так в ряде ведущих отраслей машиностроения ши-
роко практикуется совмещение во времени работ ОКБ, опытного
завода и серийного предприятия. К этим организациям при не-
обходимости подключают соответствующие научно-исследова-
55
тельские институты. В результате их совместной работы обес-
печивается возможность заблаговременной проработки всех
принципиальных технологических вопросов, определения харак-
тера и объема оснащения производства, составления технических
условий на проектирование специального оборудования и осна-
стки, заранее приступить к их проектированию и изготовлению.
Большое значение в организации и управлении технологиче-
ской подготовкой производства имеет разработка единой систе-
мы технологической подготовки производства (ЕСТПП), вве-
денная в действие с 1 января 1975 г. и предусматривающая ши-
рокое применение прогрессивных процессов стандартной
технологической оснастки и оборудования, средств механиза-
ции и автоматизации производственных процессов, инженерно-
технических и управленческих работ. ЕСТПП включает
комплекс стандартов, представляющих собой единые взаимосвя-
занные правила выполнения работ по подготовке производства
на всех его уровнях. Это потребовало предварительной разра-
ботки ряда специальных систем, охватывающих аспекты комп-
лексной нормализации и стандартизации элементов производст-
венного процесса — такие как Единые системы конструкторской
и технологической документации (ЕСКД и ЕСТД), также вве-
денные в действие с 1 января 1975 г. Эти системы предусматри-
вают возможность обработки технической документации на
базе средств вычислительной техники, что является одной из
важнейших основ автоматизации работ по подготовке производ-
ства.
Системы включают государственные стандарты, устанавли-
вающие для всех предприятий и организаций единый порядок
организации проектирования, оформления и выполнения черте-
жей и единые взаимосвязанные правила и положения по поряд-
ку разработки, оформления и обращения технологической
документации, разрабатываемой и применяемой на машино-
строительных предприятиях и в проектных организациях стра-
ны. Такие регламентирующие материалы способствуют большей
организованности и упорядочению в проведении работ по техно-
логической подготовке, повышению их качества и сокр-ащению
сроков выполнения.
Однако дальнейшее сокращение сроков подготовки произ-
водства в связи с непрерывным усложнением самих конструкций
продолжает оставаться одной из самых актуальных задач ма-
шиностроительного производства в целом и сварочного произ-
водства в частности. Поэтому непрерывно ведутся поиски путей
дальнейшего совершенствования методов технологической под-
готовки производства. Эффективным направлением в решении
этой проблемы является вынесение все большего объема работ,
связанных с подготовкой производства, за пределы времени с
момента окончания проектирования изделия до начала его се-
рийного изготовления. Этого можно достичь более широким
56
применением при подготовке производства конкретных изделий,
предварительно разработанных и освоенных типовых техноло-
гических решений и комплексной унификации, нормализации и
агрегатирования технологического оснащения, что в сварочном
производстве используется недостаточно. Другое направление—•
широкое применение при проектировании рабочих технологиче-
ских процессов методов научной организации труда, позволяю-
щих существенно сократить трудоемкость проектирования. Для
решения этих задач большое значение имеет создание автомати-
зированных систем технологической подготовки производства
(АСТПП) на базе использования ЭВМ и других средств вычис-
лительной техники.
При этом особенно остро встает вопрос о создании и внедре-
нии единых систем классификации и кодирования всей технико-
экономической информации и унифицированной документации,
разработки машинных методов решения технологических задач,
создания систем управления качеством. Решение такой пробле-
мы позволит поднять сварочное производство страны на более
высокий уровень. Однако для этого необходимы объединенные
усилия многих научно-исследовательских, проектно-конструк-
торских и производственных организаций, занимающихся тех-
нологической подготовкой.
ОРГАНИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СЛУЖБ
СВАРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Рост технического уровня производства требует системати-
ческой разработки и внедрения новых и совершенствования су-
ществующих технологических процессов. Эта работа выполня-
ется соответствующими технологическими службами. В проект-
но-конструкторских организациях созданы специальные техно-
логические отделы или’ группы, задачей которых является
технологическая отработка конструкций в период их проекти-
рования.
Большое значение имеет организация технологических служб
на предприятиях. Система организации их различна и зависит
от масштаба производства, его технического уровня, специфики
производства. На заводах, где объем сварочного производства
относительно невелик, техническое руководство осуществляется
отделом главного технолога, в состав которого входит сварочное
бюро или сварочная группа.
На заводах со значительным объемом производства сварных
конструкций организуются самостоятельные отделы главных
сварщиков с непосредственным подчинением их главному инже-
неру завода, их функции аналогичны функциям отделов главно-
го технолога или металлурга. Это позволяет существенно укре-
пить и поднять значимость сварочных служб. Они выполняют
работы по технологической подготовке, непосредственно ответ-
57
ственны за механизацию и автоматизацию сварочного производ-
ства, за внедрение и освоение прогрессивных процессов, за
качество выполнения сварочных работ.
Структура отдела главного сварщика на различных пред-
приятиях может иметь свои особенности, но основные задачи их
сводятся к следующему:
контроль технологичности сварных конструкций, разрабаты-
ваемых конструкторскими службами предприятия или проектно-
конструкторских организаций;
разработка и внедрение в производство прогрессивных про-
цессов, обеспечивающих повышение производительности труда
и качества сварных конструкций, а также комплексное обеспе-
чение цехов сварочного производства технологической докумен-
тацией и другими руководящими материалами;
контроль за соблюдением технологической дисциплины в це-
хах предприятия, изучение и анализ причин возникновения де-
фектов в сварных соединениях и разработка мероприятий по их
устранению;
разработка и внедрение технологической оснастки для вы-
полнения сборочно-сварочных работ, планировка и организация
сборочно-сварочных участков;
контроль использования и загрузки сварочного оборудования,
контроль сварочных материалов, подготовка заявок на свароч-
ные материалы, оборудование, методическое руководство повы-
шением квалификации работающих.
В свою очередь эти задачи отрабатываются соответствующи-
ми подразделениями системы отдела главного сварщика
(рис. 11).
Рис. 11. Типовая структура отдела главного сварщика
Сварочная лаборатория является одним из наиболее важных
подразделений отдела. Проводимые в лаборатории работы
должны оказывать большое влияние на технологию изготовле-
ния сварных конструкций. На предприятиях с большим объемом
сварочных работ, где применяют различные способы сварки, в
лаборатории организуют специализированные группы. Напри-
58
мер, группа сварки в среде защитных газов, группа электронно-
лучевой сварки, группа контактной сварки и др. В комплекс
работ, проводимых лабораторией, входят: выполнение научно-
исследовательских работ по различным направлениям сварки,
в том числе и на перспективу развития производства; опытная
проверка и внедрение в производство новых сварочных процес-
сов; контрольные испытания сварочных материалов и выдача
заключений о их пригодности; изучение и анализ причин брака
и разработка мероприятий по их устранению; оказание техни-
ческой помощи цехам в освоении нового оборудования, оснастки,
сварочных материалов и т. п.; контроль за специализацией и
квалификацией рабочих-сварщиков. Технологическое бюро про-
изводит контроль и отработку на технологичность чертежей
сварных конструкций, ведет разработку технологических про-
цессов для вновь внедряемых в производство изделий и коррек-
тирует действующие, разрабатывает технические задания на
проектирование специального сборочно-сварочного оборудова-
ния и оснастки, разрабатывает и внедряет совместно с цехами
мероприятия по улучшению качества сварных конструкций,
разрабатывает технически обоснованные нормы расхода свароч-
ных материалов, составляет заявки на оборудование.
Конструкторское бюро занимается проектированием сбороч-
но-сварочной оснастки и инструмента, модернизирует действую-
щее оборудование, совместно с технологическим бюро испыты-
вает, налаживает и внедряет его в производство; занимается
разработкой технических условий и инструкций на изготовле-
ние и эксплуатацию сборочно-сварочного оборудования и осна-
стки; разрабатывает планировку сборочно-сварочных участков в
цехах предприятия. •
В мастерской выполняется ремонт сварочного оборудования
и аппаратуры, производится изготовление быстроизнашиваю-
щегося инструмента, проводится наладка сборочно-сварочного
оборудования и наблюдение за правильностью его эксплуатации
в цехах. В период технологической подготовки и в течение все-
го периода серийного производства отдел главного сварщика
поддерживает постоянные деловые связи и работает в тесном
взаимодействии с другими отделами предприятия, производст-
венными цехами, а также научно-исследовательскими и проект-
но-конструкторскими организациями. Только такой стиль рабо-
ты позволяет добиться эффективных результатов в работе сва-
рочных служб предприятия. Сварочное производство в машино-
строении характеризуется обширной номенклатурой сварных
конструкций и масштабами производства в различных отраслях.
В зависимости от этих условий применяют различные принципы
организации производственных подразделений сварочного про-
изводства. В основе организации основных цехов лежит техно-
логическая, предметная или смешанная форма их специализа-
ции.
59
По первой форме цехи специализируются на выполнении оп-
ределенных технологических процессов по изготовлению и обра-
ботке различных деталей (сборочных единиц) для всей номен-
клатуры изделий данного предприятия. В этом случае изделие
последовательно проходит через ряд цехов (заготовительный,
механической обработки, сборочно-сварочный и т. д.). Такой
принцип организации характерен главным образом для пред-
приятий с единичным и мелкосерийным производством.
По предметной форме цехи специализируются на изготовле-
нии одного или нескольких наименований однотипных конструк-
ций, с применением разнообразных технологических процессов
(заготовительного, сборочного, сварочного и др.). Организуется
законченный цикл производства конструкций. Такой принцип
эффективен для предприятий с серийным и массовым производ-
ством. Однако при этом необходимо учитывать, что наличие оди-
накового оборудования в различных цехах часто сопровождает-
ся неполной его загрузкой.
Часто на предприятиях применяют смешанную (предметно-
технологическую) форму специализации цехов. В этом случае
часть цехов может быть организована по технологическому
принципу, а часть — по предметному. Например, заготовитель-
ные организуются по технологическому принципу, а обрабаты-
вающие и сборочно-сварочные — по предметному. Такая форма
обладает большей гибкостью и способствует снижению потреб-
ности в однотипном оборудовании и увеличению его загрузки.
Правильно выбранная организация сварочного производства
на основе глубокого анализа номенклатуры изделий, технологи-
ческих процессов, их оснащения средствами механизации и ав-
томатизации обеспечивает возможность изготовления сварных
конструкций с высокими технико-экономическими показателями.
Глава IV
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ОТРАБОТКА СВАРНЫХ
И ПАЯНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИЙ И МЕТОДЫ
ЕЕ ОТРАБОТКИ
Технические преимущества сварных конструкций по сравне-
нию с конструкциями, изготовленными с использованием других
методов получения неразъемных соединений, обеспечили им
широкое распространение в различных отраслях машинострое-
ния. Однако они обладают рядом особенностей, которые необ-
ходимо учитывать как при проектировании, так и при производ-
стве. Надо отметить существенное воздействие технологии об-
работки на исходные свойства материала, наличие в них
напряженного состояния и деформаций, связанных со сваркой,
неоднородность свойств материала в зоне сварных соединений и
др. Эти особенности оказывают существенное влияние на харак-
тер перераспределения напряжений в сварных конструкциях в
зависимости от прикладываемых нагрузок и сопротивляемость
их эксплуатационным воздействиям, в конечном счете влияя на
надежность и долговечность изделий.
Прогрессивность сварных конструкций характеризуется воз-
можностью уменьшения их металлоемкости при обеспечении
требуемых эксплуатационных качеств, более полным использо-
ванием свойств материалов, применением передовых методов
производства. В связи с этим в теории и практике отечественной
школы проектирования сварных металлоконструкций логически
объединяются два направления: поиск путей проектирования
конструкций с минимальной массой и меньшей металлоемко-
стью, внедрение и использование наиболее прогрессивных тех-
нологических процессов. Эти две главные линии во многом оп-
ределяют развитие сварочного производства. Создание наибо-
лее экономичных сварных конструкций требует комплексного
конструктивно-технологического проектирования, при котором
вопросы конструкторского плана решаются одновременно с воп-
росами технологии и трудоемкости, а обеспечение высокой ра-
ботоспособности конструкций достигается конструктивными и
технологическими мерами. Проектирование невозможно без
учета особенностей технологии, а в современной практике про-
ектно-конструкторских работ одним из важнейших моментов
становится соблюдение принципов технологичности конструкций.
Нельзя эффективно использовать передовую технологию, когда
конструкция разработана без учета технологичности.
61
Технологичной считается конструкция, обеспечивающая наи-
более простое, быстрое и экономичное изготовление при обяза-
тельном соблюдении необходимых условий прочности, устойчи-
вости, выносливости и других эксплуатационных качеств, то
есть в которой соблюдается соответствие прогрессивных конст-
руктивных решений передовым технологическим возможностям
производства. Отсюда понятие технологичность конструкции
представляется как довольно сложная характеристика, опреде-
ляемая комплексом прогрессивных конструктивных и технологи-
ческих решений, позволяющих при обеспечении всех необходи-
мых эксплуатационных качеств изделия добиться в процессе
изготовления высоких производственных показателей — сниже-
ния металлоемкости, быстрого освоения в производстве, мини-
мальной трудоемкости и себестоимости.
Следовательно, технологичность лежит в основе наилучшего
использования конструкторско-технологических резервов для
наиболее полного решения задач, связанных с повышением тех-
нико-экономических показателей качества изделий и их изготов-
лением с соблюдением технических требований. Поэтому дости-
жение высокой технологичности является основной целью тех-
нологической отработки конструкций, проводимой в период
подготовки производства.
В практике современного машиностроения существуют два
метода отработки конструкций на технологичность. Первый за-
ключается в анализе технической документации после оконча-
ния проектирования и разработки рабочего проекта изделия.
В этом случае проводится анализ уже имеющейся документации
в отношении удовлетворения требований технологичности,
предъявляемых производством конкретного завода-изготовителя.
Обычно такой анализ проводится параллельно с разработкой
рабочей технологии и организацией серийного производства но-
вого изделия. При этом в техническую документацию вносятся
лишь незначительные изменения, мало влияющие на принци-
пиальные конструктивные решения, разработка конструкции к
этому моменту практически завершена. Эффективность такого
подхода невысока. По второму методу отработка технологично-
сти конструкций является непрерывным процессом, начинаю-
щимся с эскизного проекта изделия и продолжающимся на всех
стадиях проектирования и изготовления как его опытных образ-
цов, так и серийной продукции. Такой подход во всех случаях
дает большую эффективность, особенно с точки зрения своевре-
менной технологической подготовки и освоения серийного произ-
водства, а также в отношении проведения необходимых науч-
ных исследований и экспериментальных работ, выявление
типажа оборудования и разработки рекомендаций по внедрению
новых прогрессивных технологических процессов.
Содержание работ по отработке конструкций на технологич-
ность зависит от стадии разработки технической документации.
62
Необходимо отметить, что основные принципиальные положе-
ния, определяющие направленность отработки технологичности
конструкций, закладываются уже в период разработки эскизного
и технического проектов. Опытом отечественной и зарубежной
промышленности установлено, что свыше 70% общего уровня
технологичности конструкций достигают на этапе технологиче-
ской отработки, совпадающим с периодом эскизного и техниче-
ского проектирования.
Уже на стадии эскизного проектирования выявляют возмож-
ность осуществления различных конструктивных решений и оце-
нивают их технологическую целесообразность. Отработка тех-
нологичности идет за счет выбора наиболее оптимальных кон-
структивных решений, расчленения конструкции на основные
сборочные единицы, разработки общих схем сборки и сварки,
обоснованного назначения точности изготовления и выявления
важнейших размерных цепей, выбора материалов и важнейших
технологических методов обработки и т. п.
Таким образом, принципиальные вопросы изготовления свар-
ной конструкции решаются уже на первом этапе ее проектиро-
вания. Второй этап технологической отработки совпадает с
разработкой рабочего проекта и изготовлением опытных образ-
цов. При этом отрабатывается до 20—25% всего эффекта тех-
нологичности. На этапе рабочего проектирования производится
детальная технологическая проработка принятого ранее вариан-
та конструкции. Производится выбор рациональных заготовок и
способов их получения, определяются меры по обеспечению
требований технологичности при обработке различными спосо-
бами, выбираются конструктивные и технологические базы,
обеспечивается удобство подходов к местам соединений, норма-
лизация материалов, полуфабрикатов, параметров соединений и
т. д. Детально прорабатывается конструктивное оформление
всех сварных соединений с указанием характера обработки
кромок, допусков на размеры и припусков на обработку после
сварки. Для достижения точности и сохранения размеров конст-
рукций после сварки предусматривают технологические меро-
приятия по предотвращению и устранению сварочных напряже-
ний и деформаций. Эти вопросы также прорабатывают на ста-
дии рабочего проектирования как с целью обоснования величин
допусков на размеры заготовок, припусков на последующую
механическую обработку сварного изделия, так и с целью опре-
деления рациональности применения операций термообработки.
Все вопросы по технологической отработке конструкций в пе-
риод проектирования решаются технологическими службами
проектно-конструкторских организаций в тесном сотрудничестве
с конструкторами. К рассмотрению проектов новых изделий,
уровня их технологичности и соответствия требованиям произ-
водства и намечаемому масштабу выпуска привлекаются техно-
логические службы предприятий-изготовителей и специализиро-
63
ванных технологических научно-исследовательских организаций.
По окончании рабочего проектирования и изготовления опытных
образцов должна завершаться и отработка технологичности
конструкций. На дальнейших этапах создания и освоения вы-
пуска изделий отработка технологичности, как правило, не пре-
вышает 5—10% от общего уровня.
Таким образом, высокая технологичность создаваемых конст-
рукций может быть обеспечена только при тесном взаимодейст-
вии конструкторских служб на всех стадиях создания изделия
и особенно в период его проектирования.
ТРЕБОВАНИЯ И ВОПРОСЫ, РЕШАЕМЫЕ
ПРИ ОТРАБОТКЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
Анализ современных технологических процессов показывает,
что для создания технологичных конструкций необходимо ис-
пользовать наиболее экономичные и производительные методы
обработки и передовые формы организации производства. Одна-
ко полное и всестороннее использование существующих прогрес-
сивных технологических методов и процессов возможно только
при соблюдении ряда дополнительных требований. Например,
нерационально использовать автоматические линии в единичном
производстве, в то время как применение автоматических линий
в массовом производстве является одним из правильных реше-
ний. Поэтому при создании конструкций и отработке их тех-
нологичности необходимо учитывать ряд общих условий:
1.	Технологичность конструкций в значительной степени за-
висит от масштаба выпуска и вида производства. Конструкция,
технологичная для одного масштаба выпуска, может оказаться
не технологичной для другого. Опыт показывает, что при пере-
ходе от одного масштаба выпуска к другому конструкции под-
вергаются значительным изменениям, а при большой разнице
в масштабах — коренной переработке всей конструкции.
2.	Технологичность отдельных элементов конструкции долж-
на рассматриваться и увязываться с технологичностью изделия
в целом. Повышение технологичности отдельных элементов мо-
жет вызвать изменения, которые в итоге ухудшают отработку
всей конструкции или приводят к снижению ее технико-эксплу-
атационных характеристик.
3.	Отработку технологичности конструкций необходимо рас-
сматривать как комплексную задачу, учитывающую требования
ко всем стадиям производственного процесса, начиная от изготов-
ления заготовок и кончая сборкой, сваркой и испытанием гото-
вых изделий. Производство сварных конструкций включает
большое число разнообразных технологических процессов. Их
связи и взаимное влияние в большинстве случаев неодинаковы
и неоднозначны, только комплексное рассмотрение может обес-
64
печить оптимальное решение, дающее наибольшую экономиче-
скую эффективность от технологической отработки конструкций.
4.	При отработке технологичности изделий необходимо исхо-
дить, в первую очередь, из учета передового опыта и наиболее
высокого технического уровня, достигнутого в данной отрасли
производства. При этом необходимо учитывать и специфику дан-
ного предприятия-изготовителя, его технико-организационные
особенности, оснащеность, освоенность различных процессов и
оборудования и т. п.
Технологическая отработка сварных конструкций предусмат-
ривает обеспечение выполнения требований технологичности,
предъявляемых к выбору и назначению характера конструк-
ции и металла для ее изготовления, способов сварки и характе-
ристик сварных соединений, точности изготовления и способов
устранения или уменьшения сварочных напряжений и деформа-
ций. В связи с этим можно наметить целый ряд вопросов, тре-
бующих решения при создании технологичных сварных и паяных
конструкций.
I.	Выбор и применение наиболее прогрессивных, современ-
ных методик расчета и проектирования сварных конструкций, в
наибольшей мере учитывающих их особенности и воздействие
технологических факторов.
Следует отметить, что еще часто допускается неоправданно
завышенная металлоемкость, увеличение массы изделий, разме-
ров сварных конструкций, что обусловлено недостатками самих
методов разработки. Поэтому -при создании новых конструкций
необходимо применять новые методики проектирования, осно-
ванные на комплексном учете разнообразных конструктивных и
технологических факторов. В настоящее время в научно-исследо-
вательских и проектно-конструкторских организациях страны
ведется большая и важная работа по пересмотру норм и пра-
вил расчета сварных конструкций. В итоге это позволит суще-
ственно сократить расход металла и объем сварочных работ.
Все более остро выдвигаются вопросы точности изготовления
сварных конструкций, во многом определяющие работоспособ-
ность и надежность изделий в эксплуатации. Поэтому наряду с
прочностными расчетами должны производиться и расчеты точ-
ности, которым не всегда уделяется должное внимание. Часто
ограничиваются лишь назначением требований к точности от-
дельных элементов и конструкции в целом и не проверяют, в
какой мере при выбранных конструктивных формах и техноло-
гии достижима эта точность. Точность сварных конструкций в
первую очередь зависит от возникающих напряжений. В настоя-
щее время существуют инженерные методы расчета деформаций
•сварных конструкций, позволяющие оценивать точность сварных
элементов, а следовательно, еще при проектировании предусмот-
реть технологические меры для достижния заданной точности.
Таким образом, при создании новых изделий необходимо исхо-
З Зак. 362	65
дить из принципов конструктивно-технологического проектиро-
вания с применением уточненных методик расчетов прочности и.
устойчивости элементов, а также расчетных методов оценки точ-
ности и технологичности сварных конструкций.
II.	Удовлетворение требований технологичности, связанных с
характером самой конструкции, является важнейшей задачей
технологической отработки. Рациональность конструктивных ре-
шений определяется возможностью снижения металлоемкости
изделия и удовлетворения требований технологичности при из-
готовлении. С этих позиций в сварных конструкциях рекоменду-
ется использовать детали и узлы наиболее простых геометри-
ческих форм, уменьшать число составляющих элементов,,
имеющих минимально возможные по расчету сечения, широко'
использовать более экономичные заготовки и детали из листо-
вого и фасонного проката, гнутые и штампованные элементы
вместо сложных поковок и отливок, максимально унифициро-
вать и стандартизировать их по типам материалов, профилям^
толщине, параметрам соединений и т. д. Необходимо назначать-
минимально допустимое число соединений в конструкции, избе-
гать скопления их на близком расстоянии друг от друга, обес-
печивать свободный доступ к местам соединений для выполне-
ния сварки и контроля.
Технологичность конструкций повышается при более широ-
ком использовании в них прогрессивных конструктивных реше-
ний и форм, принятых для ранее выпускавшейся аналогичной'
продукции и хорошо освоенных в производстве.
При выборе конструктивных форм необходимо также пре-
дусмотреть возможность использования при изготовлении свар-
ных конструкций технологической оснастки, позволяющей пре-
дотвращать развитие деформаций и облегчающей изготовление..
Существенным является назначение схемы собираемости конст-
рукции. В связи с этим большое значение приобретает возмож-
ность и характер расчленения сварных конструкций на сборочные
единицы. Правильное расчленение позволяет существенно упро-
стить технологический процесс, сократить производственный
цикл за счет расширения фронта работ при изготовлении ук-
рупненных частей на параллельных технологических линиях^,
дает возможность специализации рабочих мест и производствен-
ных подразделений, более эффективно использовать средства-
механизации и автоматизации. Назначение числа и мест техно-
логических разъемов в конструкциях зависит от их конкретных
особенностей и особенностей производства. При этом необходи-
мо учитывать, что: 1) назначаемые сборочные единицы должны
представлять собой часть конструкции со сварными соедине-
ниями, доступными для выполнения сварки с помощью серийно-
выпускаемого оборудования при минимальном числе перенала-
док в процессе обработки; 2) основной объем сварочных работ'
должен приходиться на сборочные единицы и быть минималь-
66
иым при соединении их в изделия; 3) сборочные единицы долж-
ны обладать достаточной жесткостью, обеспечивающей возмож-
ность их транспортировки, сборки и сварки, проведение механи-
ческой доработки или термообработки и т. п.; 4) число и после-
довательность сварочных операций при изготовлении сборочных
единиц должны обеспечивать минимальные сварочные деформа-
ции и при необходимости допускать проведение правочных
работ.
Расчленением изделия на отдельные элементы уже обуслов-
ливается необходимость изготовления его с помощью сварки.
Причем намечая расположение соединений, предопределяется
решение таких конструктивно-технологических вопросов, как
выбор типов соединений, методов и приемов сварки и т. п. Поэ-
тому выбор варианта расчленения и схемы собираемости явля-
ется важным этапом проектирования сварных конструкций, его
влияние на технологичность весьма значительно.
III.	Правильный выбор материала — один из важнейших
вопросов проектирования и технологической отработки, посколь-
ку оказывает непосредственное влияние на технические харак-
теристики, массу и экономичность изготовления конструкции.
Требования к свойствам материалов в первую очередь опре-
деляются условиями работы, при этом важным является ста-
бильность их свойств. Кроме того, учитывают затраты на мате-
риал, технологическую обработку, возможность проведения сва-
рочных работ. В сочетании с требованиями, предъявляемыми
условиями эксплуатации, требование высокой свариваемости оп-
ределяет практическую пригодность материала для сварных
конструкций.
Особенно важен этот вопрос при создании конструкций из
разнородных материалов. Масса конструкции существенно за-
висит от удельных показателей механических характеристик
материала. Широко используемые низкоуглеродистые стали об-
ладают низкой удельной прочностью, что ведет к увеличению
металлоемкости конструкций, поэтому целесообразна замена их
низколегированными сталями с пределом текучести 350—
600 МПа. Весьма перспективны высокопрочные стали с мартен-
ситной и бейнитной структурой. Использование таких материа-
лов дает возможность значительно снизить массу изделий. Од-
нако повышение прочности материала требует более совершен-
ных конструктивных разработок изделий, высокого качества
изготовления и контроля. Использование более прочных сталей
(ЗОХГСА и др.) с сгв= 1200—1400 МПа и особенно сталей с
сгв^1600 МПа требует высокой культуры проектирования, всего
производства. Кроме того, существенно возрастает трудоемкость
изготовления, так как требуется проводить операции термооб-
работки.
Для многих специальных конструкций применяются высоко-
легированные стали: коррозионно-стойкие, жаростойкие и
3*
67
жаропрочные. Однако стоимость их высока и использование в;
конструкциях диктуется особыми условиями.
Стремление уменьшить массу конструкций ведет к более ши-
рокому применению легких сплавов, в первую очередь, на алю-
миниевой основе. Однако при выборе таких материалов нужно
иметь в виду, что стоимость 1 т алюминиевых сплавов значи-
тельно выше стоимости 1 т стали, Поэтому их применение мо-
жет быть оправдано там, где выигрыш в массе имеет решающее
значение. Хорошими механическими характеристиками в соче-
тании с малой плотностью обладают титановые сплавы. При
(Ув= 1200 МПа их удельная прочность такая же, как у стали с
сгв —2100 МПа. Большинство сплавов титана хорошо сварива-
ются, обладают высокой коррозионной стойкостью, но требуют
при сварке тщательной защиты от газов и проявляют склонность
к замедленному разрушению. Это усложняет технологию изго-
товления из них конструкций.
При создании изделий из легких сплавов необходимо учи-
тывать специфику поведения этих материалов в процессе изго-
товления сварных конструкций и в условиях эксплуатации.
Эффективным направлением в проектировании является ис-
пользование в различных частях сварных конструкций разнород-
ных материалов, наиболее полно отвечающих требованиям экс-
плуатации, применение двухслойного проката со специальными
свойствами облицовочного слоя и других сочетаний.
Таким образом, свойства материала должны удовлетворять
требованиям эксплуатации, обеспечивать необходимую свари-
ваемость, технологическую обрабатываемость и экономическую
целесообразность.
IV.	Важной задачей является правильный выбор способа по-
лучения соединений в соответствии с назначением, формой и
размерами конструкций. Назначение способа сварки в значи-
тельной степени определяется свариваемостью, особенно при
соединении разнородных материалов, конструктивным оформ-
лением изготовлямых узлов, степенью их ответственности и про-
изводительностью процесса. К тому же необходимо учитывать
определенный тип соединений, присадочный материал, приемы и
обеспечение удобства выполнения сборочно-сварочных операций.
Эти условия предопределяют механические свойства соединений
и величину допускаемых напряжений, необходимых для проч-
ностных расчетов конструкции. Поэтому назначение способа*
сварки производится уже на первой стадии разработки изделия.
Оптимальность этого выбора в значительной степени зависит от-
правильности учета состояния сварочного производства и тен-
денций его развития.
V.	Правильное назначение типа и параметров сварных соеди-
нений в зависимости от особенностей конструкции и характера-
испытываемых нагружений — один из важных вопросов техно-
логичности. Качество сварных соединений и трудоемкость их
68
выполнения в значительной степени зависят от проектных реше-
ний, определяющих тип присадочного материала, сечение швов
и расчетный объем наплавленного металла, положение сварных
швов в пространстве при выполнении сварочных работ, доступ-
ность и удобство выполнения сварки и т. п. Поэтому при выборе
типа и конструкции сварных соединений намечаемые конструк-
тивные решения необходимо оценивать не только с точки зре-
ния прочности, но и с точки зрения технологичности. При назна-
чении сварных соединений нужно учитывать возможность вы-
полнения соединений в конструкции с максимальным использо-
ванием автоматизированных способов сварки, число и размеры
сварных швов должны быть минимальны и строго обоснованы
расчетами или технологическими условиями. Несоблюдение этих
требований ведет к ухудшению качества и увеличению трудоем-
кости изготовления и себестоимости сварных конструкций.
В связи с этим в конструкциях необходимо использовать
наиболее работоспособные и удобно выполняемые типы соеди-
нений, стремиться к сокращению их числа и уменьшению сече-
ний. Расположение соединений в конструкциях должно умень-
шать или предотвращать появление сварочных деформаций, а
параметры соединений должны быть максимально унифициро-
ваны, форма швов простая, хорошо поддающаяся описанию и
выполнению автоматической сваркой.
Исключительно важным требованием является сокращение
объема расплавляемого, а особенно наплавленного металла. На
этапе проектирования завышение объема может быть вызвано
несовершенством используемых методик и норм расчета, стан-
дартов и других руководящих материалов, регламентирующих
параметры сварных соединений и швов; несоблюдением в проек-
тировании принципа минимизации наплавленого металла в кон-
струкции; недостаточным использованием прогрессивных конст-
руктивных решений, требующих минимальных протяженности
швов и объема наплавленного металла; ограниченностью приме-
нения в конструкциях материалов с улучшенными свойствами и
прогрессивных видов профилей заготовок; недостаточным ис-
пользованием сварочных процессов, обеспечивающих более вы-
сокие механические характеристики соединений.
При изготовлении сварных конструкций перерасходу наплав-
ленного металла способствуют: отклонения от строгого соблю-
дения предписаний технической документации и инструкций в
отношении точности и качества выполнения заготовительных,
сборочных и сварочных работ, несовершенство принятых в тех-
нологическом процессе методов и оборудования обработки, не-
достаточная точность заготовок, обусловливающая необходи-
мость назначения излишних припусков и проведения ручных
работ по подгонке элементов.
VI.	Большое значение для обеспечения технологичности кон-
струкций имеет изыскание возможностей и обеспечение мер, поз-
69
воляющих добиваться максимального сокращения операций в
технологическом процессе. Прежде всего необходимо стремиться
исключить такие трудоемкие операции с большим объемом руч-
ного труда, как правка деформированных конструкций, подруб-
ка кромок и подгонка элементов при сборке, механическая дора-
ботка узлов, необоснованное применение термообработки.
Все эти операции резко повышают себестоимость конструкций и
удлиняют производственный цикл. Возможность подобного сок-
ращения технологических маршрутов связана с повышением
качества и точности выполнения работ на всех стадиях изготов-
ления конструкций. Поэтому дальнейшее совершенствование
сварных конструкций немыслимо без решения вопросов обеспе-
чения высокой точности в их производстве.
Комплексное решение вопросов прочности, точности, техно-
логичности и экономичности позволяет создавать наиболее ра-
циональные сварные конструкции с наименьшими затратами
материалов, времени и труда на их изготовление. Ре-
шение этих вопросов должно определяться конкретными усло-
виями и в результате тщательного анализа всего сложного ком-
плекса производства сварных и паяных конструкций.
Ниже приведены примеры технологичных и нетехнологичных
конструктивных решений для сварных и паяных конструкций,
приведенных в табл. 5. Для изделий первой группы при соедине-
нии набора жесткости из штампованных элементов с тонкостенны-
ми элементами из листа рекомендуется применение контактной
точечной и шовной сварки как наиболее производительных спо-
собов получения соединений. Применение дуговой сварки в этих
случаях не всегда возможно в связи со значительным коробле-
нием тонкостенных деталей. Наиболее рационально сваривать
конструкции с прямыми швами большой протяженности. При
этом упрощаются методы и средства механизации, резко сни-
жается трудоемкость вспомогательных операций.
Наиболее технологичными являются узлы открытого типа,
которые можно сваривать электродами простой геометрической
Рис. 12. Соединения, выполняемые
контактной точечной сваркой:
а — открытого типа; б — закрытого ти-
па
70
формы (рис. 12). Менее технологичны узлы открытого и закры-
того типов, так как для их сварки требуются фигурные электро-
ды и сложные приспособления, что связано со значительными
затратами времени, труда и материалов. На рис. 13 показаны
некоторые широко используемые сварные конструкции, выполня-
емые точечной и шовной сваркой. При изготовлении несущих кон-
струкций нервюры 2 разделяют на две части и после привар-
ки каждой части к обводу 1 сваривают внахлестку (рис. 13, а).
Этим удается компенсировать неточность изготовления и сварки
нервюр и обеспечить гладкую поверхность несущих листов. Тех-
нологичность конструкции зависит также от расположения
сварных соединений. На рис. 13, б показаны варианты располо-
жения элементов жесткости в полузакрытом сосуде. По схеме /
соединение открыто и удобно для наблюдения во время сварки,
по схеме II соединение менее доступно и его выполнение за-
труднено. При соединении тонкостенного элемента с толстостен-
ным следует уменьшить толщину последнего в месте соедине-
ния. На рис. 13, в показана шовная сварка тонкостенного
гофра 1 с массивным фланцем 2. При шовной сварке крупно-
габаритных изделий (рис. 13, а) для удобства подхода ролика
со стандартной консолью к месту сварки обечайки 1 с днищем 2
в стенке днища предусматривается специальное технологическое
отверстие, которое после шовной сварки закрывается заглуш-
Рис. 13. Примеры конструкций, выполняемых контактной
сваркой
71
Рис. 14. Технологичные и нетехнологичные конструкции,
выполняемые сваркой плавлением
кой 3 и заваривается аргонодуговой сваркой. При точечной свар-
ке перегородок в емкостях толщина обечаек 1 должна быть
больше толщины полки перегородки 2 (рис. 13, д'). В противном
случае при разрушении соединения вырыв сварной точки проис-
ходит в обечайке и сопровождается нарушением общей герме-
тичности емкости и вытеканием жидкости.
На рис. 13, е по первому варианту с помощью серийной сва-
рочной машины со стандартной длиной консолей возможно из-
готовление панелей, состоящих из обшивки 1 и элементов жест-
кости 2, вдвое больших по ширине L в сравнении со вторым
вариантом. При этом сокращается общее число необходимых
технологических разъемов в конструкции. В итоге уменьшаются
деформации и общий объем сварочных работ. Во втором ва-
рианте необходимо применять специальную сварочную машину
с удлиненными консолями.
В узлах, выполняемых сваркой плавлением, более работо-
способны соединения встык (рис. 14,а). В соединениях, выпол-
72
няемых внахлестку или с двойной отбортовкой (рис. 14,6), уве-
личивается концентрация напряжений, снижается прочность и
затрудняется контроль. Расположение сварного шва напротив
бурта или рядом с выступающей частью конструкции (рис. 14, в)
затрудняет сварку и рентгеноконтроль, вызывает концентрацию
напряжений. Кроме того, сварка деталей разной толщины соп-
ровождается несимметричностью теплового поля и возникнове-
нием излишних напряжений, что может привести к образованию
трещин. При соединении обечаек кольцевыми швами необходимо
продольные швы располагать не по одной линии, а смещать их
относительно друг друга (рис. 14,а). При этом удается снизить
концентрацию напряжений и повысить работоспособность из-
делия. При выполнении стыковых соединений из алюминиевых
сплавов необходимо предусмотреть возможность удаления окис-
ных пленок из стыка в проплав, применяя сварочные подкладки
с профилированными канавками или специальным оформлением
конструкции соединения (рис. 14,6). Окисные включения, оста-
ющиеся в швах, служат причиной зарождения трещин и нару-
шения герметичности.
Наименьшие деформации после сварки будут иметь узлы и
конструкции, соединения в элементах которых располагаются
так, что сумма статических моментов объема металла швов от-
носительно центра тяжести сечения элемента равна нулю или
близка к нему. Поэтому рекомендуется располагать швы в эле-
ментах симметрично (рис. 14, е). Для уменьшения остаточных
напряжений следует избегать в изделии пересекающихся швов,
а также их скопления.
Высокая точность сварных узлов достигается применением
специальных приспособлений. Устройство приспособления, фор-
ма и конструкция соединений в свариваемом изделии должны
обеспечивать возможность сборки элементов и сварки всех швов
без извлечения узла из приспособления.
Конструктивные формы паяных соединений определяются
особенностями работы таких соединений и технологией их вы-
полнения. Они отличаются от неразъемных сварных соедине-
ний, поэтому не рекомендуется при проектировании паяных
соединений копировать соединения, применяемые при сварке
(рис. 15). Основным типом
сварных соединений явля-
ются стыковые, паяное же
соединение встык имеет на-
именьшую соединяемую
площадь и к его прочности
и герметичности не предъ-
является больших требова-
ний. Для увеличения сое-
диняемой площади мож-
но применять соединения
Рекомендуется
Рис. 15. Типы паяных соединений
73
со скошенными кромками. Особенно целесообразно выполнять
такие соединения в случаях, когда соединяемая площадь будет
не менее трехкратной площади поперечного сечения соединяемых
деталей. Соединение вскос рекомендуется применять при пайке
деталей толщиной более 1 мм. Такие соединения более трудо-
емки в подготовке, сборке и выполнении самой пайки. В паяных
конструкциях предпочтение следует отдавать соединениям вна-
хлестку. Стыковые и скошенные паяные соединения применя-
ются лишь в том случае, когда соединение внахлестку выпол-
нить нельзя.
При соединении внахлестку площадь перекрытия кромок
можно изменять так, что получаемое соединение будет не усту-
пать по прочности основному металлу, несмотря на более низ-
кую удельную прочность применяемых припоев. Для получения
равнопрочного паяного соединения внахлестку ширина нахлест-
ки кромок должна быть не менее трехкратной толщины наибо-
лее тонкого из соединяемых элементов.
При проектировании герметичных паяных конструкций реко-
мендуется использовать только соединения внахлестку или ско-
шенные. Такие соединения не только обеспечивают высокую
прочность, но и благодаря большей соединяемой площади поз-
воляют легче добиться их непроницаемости.
При проектировании паяных соединений не следует делать
в соединяемых деталях выточек, фасок, галтелей, так как это
может привести к появлению непропаев (рис. 16, а, в, д). В па-
Не рекомендуется
Рекомендуется
яных конструкциях,
предназначенных для
работы под давле-
нием
Рис. 16. Нетехнологичные
(а—е) и технологичные
(ж—к) паяные конструкции
74
или в вакууме, рекомендуются технологические отверстия для
соединения герметизируемой полости с атмосферой. Такие же
отверстия необходимы и при пайке изделий с закрытыми поло-
стями для снижения внутреннего давления (рис. 16, а, и), иначе
при нагреве в процессе пайки быстрое расширение воздуха или
газа внутри полости может вызвать раздутие стенок, а также
затруднить затекание в зазоры припоя. Даже для пайки сото-
вых конструкций в стенках наполнителя специально пробива-
ются дренажные отверстия.
По этой же причине в закрытых конструкциях необходимо
устройство вентиляционных отверстий для снижения давления
при пайке (рис. 16, ж, з,). В практике широкое распространение
получили трубчатые паяные узлы. При соединении пайкой труб
с фланцами (16, е, к) следует предусматривать посадочный
буртик, чтобы избежать посадки только на ребро. Для лучшего
распределения припоя не рекомендуется совмещать кромки
фланца с кромками трубы. Паяные соединения могут работать
при различных нагрузках: растягивающих, сжимающих, удар-
ных, переменных. Поэтому правильный учет нагрузки, воспри-
нимаемой в процессе эксплуатации изделия, имеет большое зна-
чение для работоспособности паяного соединения. Необходимо
стремиться, чтобы паяное соединение не располагалось в местах
приложения повышенной нагрузки или было усилено за счет
прилегающих деталей.
При соединении элементов различной толщины положитель-
ные результаты дает ис-
кусственное увеличение
жесткости менее жест-
кого элемента (рис-17, а).
При неудачной конструк-
ции (слева) напряжения
концентрируются и соеди-
нение разрушается.
В тонкостенной кон-
струкции нужная проч-
ность соединения дости-
гается за счет создания
соединяемых поверхно-
стей необходимой вели-
чины. Однако это может
дать хороший результат
только при работе соеди-
нения в условиях нагру-
жений, близких к чисто-
му растяжению. В дру-
гих случаях из-за кон-
центраций напряжений
увеличение нахлестки мо-
Не рекомендуется Рекомендуется
Рис. 17. Паяные конструкции, ра-
ботающие при различых нагруже-
ниях
75
жет не дать положительных результатов. Это относится, напри-
мер, к конструкции, показанной на рис. 17,6. Под действием
внутреннего давления паяное соединение нагружается неравно-
мерно, утолщение же соединяемых элементов в районе нахлест-
ки способствует более равномерному распределению напряже-
ний в соединении. На рис. 17 в, г представлены примеры по-
вышения работоспособности таврового соединения при изги-
бающих и вибрационных нагрузках. Если упрощение или улуч-
шение сварного или паяного соединения достигается за счет ус-
ложнения других технологических процессов (штамповки, ков-
ки, механической обработки т. п.), то конструктивное решение
следует принимать с учетом всех конкретных условий производ-
ства.
ОЦЕНКА ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ
Оптимальный уровень технологичности достигается при ис-
пользовании комплекса конструктивно-технологических меро-
приятий. При разработке и создании новых изделий, модерни-
зации и изменениях существующих или при сравнении
альтернативных вариантов конструкций возникает необходи-
мость в оценке их технологичности. При этом необходима не
только оценка соответствия принятых конструктивных решений
с запроектированной технологией изготовления, но и оценка по
количественным показателям технического и экономического
уровня разрабатываемых конструкций.
Оценка технологичности разрабатываемого изделия склады-
вается из оценки технологичности всех входящих в него эле-
ментов (узлов, агрегатов, деталей). Наиболее целесообразно да-
вать оценку технологичности конструкции на стадии проекти-
рования по чертежам, учитывая ее эксплуатационную
предназначенность, так как этим определяется ряд конструктив-
ных особенностей, масштаб производства и соответствие достиг-
нутому техническому уровню изготовления подобных изделий.
Для объективной оценки используется ряд специальных крите-
риев.
Себестоимость и трудоемкость изготовления сварной конст-
рукции. Технологическая себестоимость
Ст = Qi + Сз + Сц.р»
где См — стоимость материалов; С3 — заработная плата произ-
водственных рабочих с начислениями; Сц.р — цеховые расходы,
включающие расходы на электроэнергию, ремонт и амортиза-
цию оборудования, оснастки, инструмента, вспомогательных ма-
териалов.
Уровень технологичности по себестоимости
кс = ст/сб т,
76
где Сб.т — базовый показатель технологической себестоимости
аналогичной сварной конструкции.
Однако оценка по себестоимости громоздка и не всегда при-
емлема, так как включает такие, не связанные с технологией из-
готовления составляющие, как стоимость материалов, аморти-
зация основных средств, спецрисходы и т. п. В связи с этим в
качестве показателя технологичности часто используется тру-
доемкость изготовления конструкции Ти или трудоемкость сва-
рочных работ Тсв. Общая трудоемкость изготовления сварного
или паяного изделия складывается из трудоемкости выполнения
всех операций технологического процесса: заготовительных Т3,
сборочных и сварочных Тсб и Тсв, работ по испытаниям и конт-
ролю Тк и др.:
Ти = ?з + Тс6 + ТСв 4- . . .Тк.
Уровень технологичности по трудоемкости
Кт — ВД.и.
где Тб.и — базовый показатель трудоемкости. Показатели себе-
стоимости и трудоемкости на стадии проектирования можно оп-
ределять по имеющимся в отраслях машиностроения опытно-
статистическим данным для аналогичных конструкций с исполь-
зованием корректирующих коэффициентов.
В связи с прогрессом в машиностроении наблюдается непре-
рывное увеличение мощности, производительности, грузоподъем-
ности и других технических характеристик разрабатываемых
изделий. Поэтому сравнение конструкций по абсолютным пока-
зателям не всегда позволяет четко оценить уровень их техноло-
гичности. В этом случае более наглядные результаты могут быть
получены при использовании удельных показателей, равных
отношению абсолютных показателей к номинальному значению
основной технической характеристики конструкции, выбираемой
ио функциональному назначению изделия (мощность, емкость,
грузоподъемность и т. д.). Показатель удельной трудоемкости
/Су.т = T/N,
где N — показатель технической характеристики по эксплуата-
ционному назначению. Уровень технологичности по удельным
показателям
/т = Ку.Жу.т,
где Ку.т, /Су.т— показатели удельной трудоемкости для раз-
рабатываемой и базовой конструкций соответственно.
Удельная себестоимость ^y.c и уровень технологичности по
удельной себестоимости tc определяют по формулам
7<у.с-СиЖ; /с = «с,
где /Су.с, Лу.с — удельная себестоимость разрабатываемой и
базовой конструкции соответственно.
77
Показатели по трудоемкости и себестоимости позволяют вы-
явить уменьшение затрат труда и расходов на изготовление но-
вого изделия и являются основными обобщающими критериями^
позволяющими оценить экономическую эффективность комплек-
са мероприятий, проведенных по отработке технологичности
сварной конструкции.
Эффективность использования материалов. Расход материа-
лов и рациональность их использования в значительной степени
связаны с техническим уровнем самих конструкций и их про-
изводства и характеризуют прогрессивность примененных при
проектировании конструктивных и технологических решений.
Поэтому для оценки эффективности использования материалов
можно использовать ряд критериев.
Общая масса и удельный показатель массы
/Су.м = MJN в первую очередь характеризуют металлоемкость
конструкции.
Коэффициент использования материалов
Ки.м=А1и/Л43, где М3—масса металла заготовок. Этот показа-
тель дает возможность судить не только о расходе материалов,
но и о том, насколько рационально выбраны и используются ис-
ходные заготовки и какое количество материалов идет в отхо-
ды при изготовлении конструкции.
Коэффициент применяемости материала
Ап.М =
где Л4М — масса данного материала в сварной конструкции. По
этому показателю определяют степень использования того или
иного материала в конструкции. По нему можно судить о про-
грессивности материалов, применяемых при создании сварных
конструкций.
Использование наплавленного металла. Для
многих сварных конструкций большое значение имеет объем на-
плавленного металла, в значительной степени определяющий
объем сварочных работ и техническое совершенство самих кон-
струкций. Для оценки технологичности могут использоваться
показатели относительного расхода наплавленного металла
^н.м> удельного расхода наплавленного металла Кн.м и удельной
доли наплавленного металла dH.M:
^Н.М ~ -^Н.м/^И’ ^Сн.М ~	^н.м Кн.м/Ку.м,
где Л4н.м — масса наплавленного металла в конструкции.
Снижение массы наплавленного металла связано с уменьше-
нием остаточных деформаций и повышением технологичности
сварных конструкций. Приведенные критерии по оценке эффек-
тивности использования материалов без особых затруднений
можно определить непосредственно по чертежам конструкций в
период их проектирования. Уровень технологичности по исполь-
78
зованию материалов определится соотношением соответствую-
щих удельных показателей новой и базовой конструкций.
Технический уровень производства. Ранее от-
мечалось, что уровень производства определяется использова-
нием наиболее прогрессивных механизированных и автоматизи-
рованных технологических процессов. Поэтому одним из пока-
зателей, характеризующих технологичность конструкции в про-
изводстве, может служить степень механизации и автоматизации
производственных процессов. Уровень механизации и автомати-
зации сварочных работ
js = ^KjT^i
тде T№i, T-pi — трудоемкость сварочных работ, выполняемых ме-
ханизированными и ручными способами соответственно; Ki —
коэффициент приведения трудоемкости механизированных спо-
собов к трудоемкости ручных способов сварки (определяются
по методике, предусмотренной нормативно-технической докумен-
тацией) .
Одним из показателей организации производства, характери-
зующих технологичность, может являться число технологически
завершенных узлов, то есть укрупненных сборочных единиц кон-
струкции, пригодных для одновременного изготовления на па-
раллельных технологических линиях. Этот показатель характе-
ризует фронт работ при изготовлении конструкции и непосред-
ственно связан с уменьшением производственного цикла.
Приведенные показатели достаточно полно и с различных
-позиций характеризуют технологичность сварных конструкций и
технический уровень процесса их изготовления и позволяют
вскрывать слабые места при их создании. При необходимости
оценку технологичности можно уточнить с помощью ряда до-
полнительных показателей, выбираемых в зависимости от кон-
кретных требований (коэффициентов преемственности, оснащен-
ности, унификации и стандартизации элементов и узлов, совме-
щения операций и др.).
Необходимо отметить, что в настоящее время в промышлен-
ности не существует единого подхода к оценке технологичности,
поэтому назрела существенная потребность в разработке науч-
но обоснованной системы критериев и методики с учетом отрас-
левых особенностей. Это позволит не только оценивать, но и от-
кроет возможность планировать уровень технологичности созда-
ваемых сварных конструкций, что несомненно будет способство-
вать развитию технического прогресса в сварочном производ-
стве.
Глава V
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ПРОИЗВОДСТВА
СВАРНЫХ И ПАЯНЫХ конструкций
Под технологическим процессом в машиностроении понима-
ют последовательное изменение формы или состояния материа-
ла в целях получения изделия определенного вида или качества.
Основная цель проектирования технологического процесса —
разработка такого способа изготовления заданного изделия,ко-
торый бы являлся наиболее рациональным не только технически,
но и экономически при правильном и полном использовании
всех технических возможностей оборудования и оснастки на
наиболее выгодных режимах при минимальных затратах вре-
мени, рабочей силы, вспомогательных материалов и т. д.
Разработку процесса изготовления конструкций в серийном
производстве, в том числе сварных или паяных, выполняют в
два этапа: предварительный и окончательный.
На первом этапе (предварительном) производят расчленение
изделий (по их чертежам) на сборочные элементы, технологи-
ческие узлы, группы и т. д., установление рациональной после-
довательности рабочих операций, а также выбор оптимального
способа сборки и сварки или пайки изделия, выбор прогрес-
сивных способов обработки и установление рациональной по-
следовательности операций изготовления и подготовки деталей,
их сборки и сварки (пайки) в соответствии с техническими ус-
ловиями по обеспечению надлежащего качества изделия, вы-
бор основного и специального технологического оборудования,
оснастки и средств механизации, назначение режимов обработ-
ки, нормирование и определение трудоемкости изготовления из-
делия.
В результате выявляется принципиальная схема технологи-
ческого процесса (технологический маршрут), одновременно ре-
шаются вопросы, связанные с выбором оборудования, оснастки
и режимов работы. В этом маршруте определяются все основ-
ные операции по изготовлению сварного или паяного изделия
в принятой последовательности (рис. 18).
Целью второго этапа разработки технологического процесса
(окончательного) является детальная проработка всех вопро-
сов, связанных с производством изделия, степень которой зави-
сит, в первую очередь, от типа производства. Наиболее деталь-
ная проработка характерна для массового производства и мень-
шая — для единичного и мелкосерийного.
80
При изготовлении сварных узлов машиностроительных кон-
струкций характерным является то, что производство их часто»
отличается сложностью и многообразием цеховых маршрутов.
Это связано с наличием большого числа разнообразных техно-
логических процессов, применяемых при изготовлении деталей
того или иного изделия. Последнее же вытекает из высоких тре-
Рис. 18. Схема технологического процесса изготовления сварных
и паяных конструкций
бований, предъявляемых к качеству выпускаемой продукции, ча-
сто весьма сложной конструкции, а также многообразия марок
применяемых материалов. В связи с этим технологическая от-
работка изделия и процесса его изготовления имеет большое
значение при подготовке производства того или иного объек-
та и сказывается на качестве и сроках освоения нового произ-
водства и себестоимости продукции.
Поэтому вопросам разработки технологических процессов не-
обходимо уделять самое серьезное внимание в период подго-
товки объекта к запуску в производство.
ЗАГОТОВИТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ
Важным этапом технологического процесса изготовления
сварных и паяных конструкций являются заготовительные ра-
боты. Для таких изделий в основном используются детали, об-
разованные из заготовок листового полуфабриката, труб или
профилей, а также отливок, поковок и т. п.
Заготовительные работы можно разделить на два основных
этапа: раскрой — разрезание полуфабриката и формообразова-
ние деталей из полученных заготовок. При необходимости иног-
да вводится предварительная очистка и правка полуфабриката.
Раскрой полуфабриката составляет по трудоемкости пример-
но 10% всего объема заготовительных работ и формообразова-
ние— 90%, при этом.более половины этого объема связано с
формообразованием деталей из листа. Качество и способы вы-
полнения заготовительных работ оказывают большое влияние на
трудоемкость и качество выполнения последующих операций
сварки и пайки, в значительной степени определяют возмож-
ность использования специализированной оснастки и средств
автоматизации, а следовательно, определяют возможность со-
кращения производственного цикла и достижения заданных
требований к изделиям.
81
В настоящее время для выполнения заготовительных работ
применяется множество различных процессов, особенно в отрас-
лях машиностроения с большим объемом сложных по форме,
тонколистовых конструкций (самолетостроения, автомобильном
и транспортном машиностроении и др.). Поэтому технологу сва-
рочного производства необходимо хорошо знать специфику со-
временных заготовительных процессов и их технологические воз-
можности, от которых во многом зависит обеспечение техниче-
ских требований к элементам конструкций.
Раскрой. При раскройных работах важным фактором сни-
жения себестоимости деталей является рациональное использо-
вание материала. Нужно стремиться к максимальному сниже-
нию технологических отходов. Обычно раскрой производится по
разметке или шаблонам. Для механизации этой операции при-
меняется светокопирование. Методы разделения полуфабриката
на заготовки назначают в зависимости от поставленных требо-
ваний и особенностей производства. В боль-
шинстве отраслей машиностроения, где в
больших объемах используются тонкостенные
конструкции, применяют процессы механиче-
ской резки.
Рис. 19. Схема механической резки:
1,2 — верхний и нижний ножи; 3 — полуфабрикат
Листовые полуфабрикаты режут ножницами или штампами
различного типа. Процесс такой резки заключается в сдвиге од-
ной части материала относительно другой под действием силы,
прикладываемой режущим инструментом (рис. 19). Поверхности
скола при разделении материала распространяются от режу-
щих кромок под некоторым углом а. Для того, чтобы они со-
впадали между собой по направлению, режущие кромки необ-
ходимо располагать с определенным зазором z, являющимся
одним из параметров правильной установки инструмента. Несо-
блюдение его значительно снижает качество резки — возникает
повышенный изгиб кромок, появляется неравномерный скол и
участки вырыва на кромках, повышенные заусенцы, снижается
точность. Оптимальный зазор для металлов составляет 8—10%
от толщины разрезаемого материала. Для уменьшения изгиба
и повышения чистоты кромок резку производят с использова-
нием специальных прижимов. При необходимости после резки
кромки подвергают дополнительной чистовой обработке.
Для выполнения прямолинейных резов применяют гильотин-
ные (рис. 20) и роликовые ножницы. Усилие резки для гиль-
отинных ножниц
P-ScoB= ^-aB62ctg<pc,
£
где: срс — угол створа ножей, 6 — толщина полуфабриката.
82
Рис. 20. Схема прямолинейной
резки на гильотинных ножни-
цах:
1 — верхний нож; 2 — полуфабрикат;
3 — нижний нож
Угол створа ножей является важным установочным парамет-
ром. С увеличением <рс, а следовательно, с уменьшением пло-
щади одновременного сдвига материала Sc усилие резки умень-
шается. Однако при увеличении <рс возрастает ход верхнего ин-
струмента, а также деформации изгиба и кручения отрезаемой
заготовки. Обычно <рс для материала толщиной 0,5—25 мм со-
ставляет 1—6° соответственно.
Точность резки на гильотинных ножницах зависит от толщи-
ны материала, состояния инструмента и размеров отрезаемых
заготовок. Например, для заготовки с длиной реза 2000 мм и
шириной от 50 до 500 мм из листа толщиной 0,5—10 мм допу-
ски составляют соответственно 0,25—3 мм. Технические данные
ножниц, используемых в отечественной промышленности, при-
ведены в табл. 17.
Таблица 17
Технические характеристики гильотинных ножниц
Модель	Наибольшие раз- меры разрезаемых листов (мм) при О =500 МПа		Ход ножа, мм	Число ходов ножа, мин-1	Наибольшая длина листа при резке по упору, мм	Габаритные размеры ножниц (длинахшири- наХвысота), мм	ь СП о о СП S	Мощность привода, кВт
	Толщина	1 Ширина						
НБ3312	1,6	1600	34	100	500	2365x1550x1370	2,8	2,7
НБ3314	2,5	1600	50	65	500	2500X1600X1350	2,3	3
НГ474	4	2000	71	65	600	2915X1765X1870	4,16	5,5
Н3218В	6,3	3200	105	60	750	4485 x 2810x1700	10	14,5
Н3121	12,5	2000	123	40	1000	3600x2500x2370	8,6	18,5
НБ478	16	3200	145	30	1000	4730 X 3550 X 2600	27	28,5
Н481А	20	3200	170	30	1000	5040X3350X2660	32,4	28,6
Н483	32	3200	210	20	1000	5280x4300x2850	39,4	40,6
Затраты на наладку гильотинных ножниц незначительны, и
их экономически целесообразно применять как в условиях про-
изводства с малой программой выпуска, так и с большой про-
граммой. В крупносерийном и массовом производстве для про-
83
.дольной резки тонколистового ленточного материала (б<3 мм)
используются роликовые ножницы.
Для механической резки листовых полуфабрикатов по криво-
линейным контурам используют дисковые и вибрационные нож-
.ницы, а также вырубные штампы (рис. 21). У дисковых ножей,
Рис. 21. Способы резки по криволинейным контурам диско-
выми (а) и вибрационными (б) ножницами и штампом (в):
1,2 — инструмент; 3 — полуфабрикат
расположенных под углом 45°, режущие кромки образованы пе-
ресечением конических поверхностей. Это позволяет в процессе
резки поворачивать лист относительно инструмента и вырезать
заготовки с криволинейными контурами. С увеличением диамет-
ра дисков затрудняется резка по контурам с малыми радиусами
кривизны. Поэтому обычно применяют ножи диаметром до
70 мм. Такими дисками возможна резка по кривым с радиуса-
ми кривизны не менее 40 мм. Толщина разрезаемого материа-
ла до 2,5 мм, скорость резки 2—10 м/мин.
При резке на вибрационных ножницах верхний инструмент
с амплитудой 2—3 мм совершает 1200—2000 возвратно-поступа-
тельных движений в минуту по замкнутой траектории. Возмож-
на резка по криволинейным контурам с минимальным радиусом
кривизны 15 мм. Чистота реза невысокая, поэтому требуется по-
следующая обработка. Точность резки на дисковых и вибраг
ционных ножницах соответствует 7—9 классу точности. Такие
ножницы применяют в единичном и мелкосерийном производ-
> стве.
Процесс получения заготовок из листа с помощью штампов
. аналогичен процессу резки на ножницах. Усилие резки
Р = Т6ов,
где L — периметр вырезаемого контура заготовки. Точность за-
готовок и производительность штампов выше, чем ножниц. Так,
погрешность линейных размеров измеряется десятыми долями
мм, а скорость вырезки — десятками и сотнями заготовок в
минуту. В мелкосерийном производстве штамповый инструмент
изготовляют из низкоуглеродистой стали с последующей цемен-
тацией и закалкой. В серийном и крупносерийном производстве
84
используют инструментальные стали У7, У10 или хромистую
сталь с закалкой.
Для листовых заготовок сложных форм применяют радиаль-
но-фрезерные и копировально-фрезерные станки. Процесс обра-
ботки обеспечивает высокое качество заготовок. Точность фре-
зерования до 0,1 мм. Размеры листовых заготовок, обрабатывае-
мых фрезерованием, достигают 1500X7000 мм, толщина паке-
та до 50 мм.
Для получения полуфабрикатов из профилей и труб исполь-
зуют пресс-ножницы или различного типа пилы—дисковые,
фрикционные, абразивные и ленточные. Точность и качество рез-
ки при распиловке невысокие, и заготовки требуют специальной
доработки.
В ряде отраслей машиностроения, где используются элемен-
ты из толстолистового полуфабриката (толщиной 5—100 мм)
из низкоуглеродистых и низколегированных сталей, при заго-
товительных работах широко используются термические спосо-
бы резки: газопламенная, газофлюсовая, плазменно-дуговая.
Выпускаемое промышленностью оборудование позволяет вести
/Процесс в автоматическом режиме с использованием следящих и
копирующих систем. Одновременно можно вести разделитель-
ную резку и выполнять профилирование кромок под сварку. Во
многих отраслях процесс термической резки является преиму-
щественным.
Формообразование деталей. Формообразование при выполне-
нии заготовительных работ производится различными способа-
ми в зависимости от конструктивных особенностей деталей и
типа производства. Наиболее широко используют способы хо-
лодного деформирования. Холодное деформирование является
одним из наиболее прогрессивных методов изготовления дета-
лей. Высокая производительность, низкая технологическая себе-
стоимость и высокий коэффициент использования материала с
сохранением его высоких прочностных характеристик способст-
вуют широкому применению процессов холодного деформирова-
ния в различных отраслях промышленности.
Так, более 80% деталей сварных узлов для современных са-
молетов, автомобилей, вагонов и т. п. изготовляют холодным
деформированием. При этом получают детали весьма сложных
конструктивных форм и разнообразных габаритов. Для их изго-
товления, в первую очередь, применяют процессы холодного де-
формирования, основанные на изменении формы поверхности
заготовок без существенного перераспределения и перемещения
объема металла. При проектировании конструктивных элемен-
тов и назначении способов формообразования необходимо учи-
тывать особенности таких процессов и их технологические воз-
можности.
Гибка является одним из наиболее широко применяемых
способов холодного деформирования. К гибке относятся все
85
Рис. 22. Схема деформации и распре-
деление напряжений в элементе при
гибке (е и еупр — общая и упругая
деформации)
процессы формообразования
деталей одинарной кривизны
(с кривизной в одной плоско
сти), основанные на упруго-
пластическом изгибе внешни-
ми нагрузками из листовых,
профильных или трубчатых
заготовок. На рис. 22 приведе-
на схема деформации и распределение напряжений в элементе
при гибке.
Для деформируемых материалов наименьший относительный
радиус изгиба.
а = а/б,
где и — радиус кривизны при изгибе, б — толщина заготовки,
о равен 2—7. При несоблюдении этого условия наружная по-
верхность заготовки в процессе гибки может разрушиться. Не-
обходимо учитывать, что после снятия внешней нагрузки фор-
ма пластически изогнутого элемента вследствие упругого вос-
становления металла изменяется в зависимости от величины
упругих деформаций еупр. В результате изменится ф (централь-
ный угол между двумя любыми сечениями заготовки) до ф0.
Произойдет пружинение, из-за которого при гибке могут возни-
кать значительные отклонения элементов от заданных формы
и размеров. Остаточный радиус <т0 всегда будет больше радиуса
кривизны о под нагрузкой. Причем между ними существует за-
висимость
Д__ Д____М_
о0 о	EI ’
где М — изгибающий момент; / — момент инерции поперечного
сечения, Е — модуль упругости. Пружинение сильнее при фор-
мообразовании деталей с большим относительным радиусом
кривизны, так как в этом случае больше упругие деформации.
Если в процессе гибки к заготовке прикладывается тангенциаль-
ное растягивающее усилие Р, то пружинение и возникающие
из-за него погрешности уменьшаются. Угол поворота сечений
и изменение радиуса кривизны заготовки уменьшаются при
кратковременном нагреве. Гибка с растяжением и одновремен-
ным кратковременным нагревом заготовки особенно эффектив-
на для формообразования деталей из высокопрочных материа-
лов, труднодеформируемых в холодном состоянии.
86
Наиболее часто используют свободную гибку, при которой
формообразование осуществляется пластической деформацией
заготовки системой сил. Создаваемая форма детали не зависит
ют формы инструмента. Гибка производится на универсально-
гибочном штампе или прокаткой на валковых или роликовых
станках (рис. 23).
Рис. 23. Схемы свободной гибки (а) и гибки прокаткой (б, в):
1 — инструмент; 2 — полуфабрикат
На универсально-гибочном штампе изготовляют детали с ма-
лым относительным радиусом изгиба (о<8—10). Универсально-
гибочные штампы используются в мелкосерийном производстве
для изготовления профилей различных сечений из листового
материала за несколько переходов. Штамп устанавливают на
специальный гибочный пресс И-135 с узкой длинной станиной
и эксцентриковым приводом подвижной верхней траверсы. В
крупносерийном и массовом производстве для получения про-
филей используют гибку специальным профилированным инст-
рументом, причем форма профиля зависит от формы инстру-
мента.
Гибка прокаткой на валковых и роликовых станках по си-
ловому воздействию на заготовку не отличается от гибки на
универсальном гибочном штампе. Форма заготовки непрерывно
изменяется под действием изгибающего усилия, приложенного
через вращающиеся валки (ролики) и создающего требуемую
пластическую деформацию. Гибка прокаткой может осуществ-
ляться на трех- или четырехвалковых станках. Недостатками
при этом являются: непроработка кромок на длине, равной
расстоянию между центрами нижнего и верхнего валков; воз-
можный увод кромок—спиральность и разность диаметров по
длине оси детали — конусность. Появление последних двух де-
фектов связано с неточной установкой валков (непараллель-
ность осей) и устраняется наладкой. Непроработка кромок
устраняется специальной доработкой. Для этого можно исполь-
зовать станки с несимметричным расположением валков или ги-
бочные прессы.
87
Таблица 18
Технические характеристики гибоч но-листовых станков
Модель	Наибольшие размеры изгибаемого листа (мм) при о =25 МПа		Наименьший радиус изгиба, мм	Скорость гибки, м/мин	Габаритные размеры (длина х ширинах вы- сота), мм	Масса, т	Мощность привода, кВт
	Толщина	Ширина					
С235А	2	1500	60	10,2	2310x750x1220	0,9	2,8
ИА2216	4	2000	125	8,2	3200x1450x1400	3,5	6,2
И2220А	10	2000	170	7,5	4020x1100x1500	4,2	16,1
И2222	16	2000	220	6	4000x1840x1800	7	22
367П*	25	2500	300	7,2	7690x2350x2620	41	58
ИА2426*	40	3150	480	6,8	10570 X 3900 X 3920	97	167
* Четырехвалковый станок.
В авиационной промышленности для получения деталей ци-
линдрической и конической формы длиной до 7 м из листов тол-
щиной до 12 мм и профилированных плит используют копиро-
вально-гибочные станки типа КГЛ с тремя симметрично распо-
ложенными валками и трех- и четырехвалковые гибочно-листо-
вые станки типа ГЛС.
Технические характеристики широко используемых в отече-
ственной промышленности гибочно-листовых станков приведены
в табл. 18. Для гибки профилей различных сечений прокаткой
используют станки типов ПГ-3, ПГ-4, ПГ-5А и др. Для изго-
товления деталей переменной кривизны из гнутых и прессован-
ных профилей симметричного и неси-
мметричного сечений применяется ги-
бка обтягиванием по оправке (с рас-
тяжением) на профилегибочных растя-
жных станках ПГР-6, ПГР-7, ПГР-8
(рис. 24). Длина используемых заго-
товок 1000—9000 мм, угол изгиба
>220°. Такой процесс обеспечивает
более высокие показатели производи-
тельности и точности изготовляемых
деталей, чем гибкой прокаткой.
При формообразовании деталей из
труб гибкой наблюдается искажение
поперечного сечения. В растянутой
2 3
Рис. 24. Схема гибки профилей обтягиванием
по оправке:
/ — оправка; 2 — полуфабрикат; 3 — вспомогательный
пуансон
88
зоне толщина стенки уменьшается, а в сжатой зоне возможна
потеря устойчивости стенки с образованием гофров. Высокая
чистота поверхности и минимальные искажения профиля тру-
бы возможны при механизированных способах гибки (рис- 25).
Рис. 25. Схемы механизированной гибки труб:
а — по оправке; б — через роликовую головку; в — через фильерную головку с
нагревом
На трубогибочном станке ТГС-2М (рис. 25, а) производится
гибка труб небольшой жесткости диаметром до 80 мм и с тол-
щиной стенок 0,5—3 мм, наибольший угол изгиба 220® и мини-
мальный радиус кривизны 50—350 мм. Заготовку 2 вставляют
в ручей между гибочной оправкой 3 и ползуном 4 и закрепляют
зажимом 6. В трубу для предотвращения искажения профиля
вводят калибрующую оправку (дорн) 5, удерживаемую в зоне
деформирования тягой 1. При вращении оправки труба наво-
рачивается на нее и изгибается по радиусу ее ручья. Недо-
статком такой гибки является необходимость изготовления ос-
настки для каждого диаметра трубы и радиуса ее изгиба и не-
возможность изгибать трубу в разных плоскостях.
Формообразование гибкой проталкиванием заготовки через
роликовую 8 или фильерную головки 7 (рис. 25, б, в) позво-
ляет изгибать трубу в разных плоскостях без ее перестановки.
При этом поступательное перемещение трубы, повороты ее во-
круг оси и вертикальное перемещение гибочного ролика (филье-
ры) взаимосвязаны. Их последовательность и величина задают-
ся программой. Ролики или фильеры заменяют только при из-
менении диаметра изгибаемой трубы (6—32 мм).
Обычно гибку труб производят в холодном состоянии. При
необходимости их можно подогревать в момент гибки с помо-
щью индуктора 9 токами высокой частоты.
Для получения из листовых заготовок деталей двойной кри-
визны, т. е. кривизной в двух взаимно перпендикулярных пло-
скостях применяют различные способы холодного деформиро-
вания (обтяжку, штамповку, выдавливание и т. п.) с использо-
89
ванием специального инструмента (оправок, штампов, копиров
и т. п.).
Обтяжка. Формообразование крупногабаритных деталей
из листовых заготовок, отличных от тел вращения, наиболее ча-
сто производят обтяжкой по профилированной оправке-пуансо-
ну. Для более точного соответствия формы детали конфигура-
ции оправки во всех волокнах заготовки при формообразовании
создают напряжения растяжения, превосходящие предел теку-
чести. Этот процесс находит широкое применение при изготов-
лении крупногабаритных деталей двойной кривизны с большим
отношением радиуса кривизны к толщине материала.
Процесс обработки сопровождается сложным изгибом, неко-
торым утонением и упрочнением материала. Поэтому приме-
нением плоских заготовок удается получать лишь детали с не-
глубокими полостями. Возможности процесса значительно рас-
ширятся при использовании не плоских, а предварительно изо-
гнутых заготовок. Заготовки цилиндрической или конической
формы незначительным дополнительным деформированием:
можно преобразовать в детали сложной формы с большей глу-
биной полости.
В зависимости от схемы приложения внешних сил и формы*
обтягиваемой заготовки различают обтяжку простую, с про-
дольным растяжением полуфабриката и кольцевую (рис. 26)..
Рис. 26. Схемы формообразования обтяжкой:
1 — заготовка; 2 — пуансон
Простую обтяжку (рис. 26, а) выполняют в основном на
обтяжных прессах типа ОП-3 с закреплением продольных кро-
мок заготовки в самоустанавливающихся зажимах. Формооб-
разование происходит за счет удлинения поперечных сечений за-
готовки под действием усилия, прикладываемого к подвижному
пуансону. Недостатком простой обтяжки является большой тех-
нологический припуск — до 200 мм на сторону по длине заго-
товки, который затем отрезается.
90
Обтяжку с продольным растяжением, (рис. 26,6) произво-
дят на растяжно-обтяжных прессах типов РО-1М, РО-ЗМ и
РО-5 за счет движения пуансона и дополнительного растягива-
ющего усилия подвижных зажимов, прикладываемого к узким
сторонам заготовки. Это позволяет нейтрализовать действие уп-
ругих напряжений. Процесс характеризуется меньшим отходом
материала, меньшим пружинением и применяется для деталей,
имеющих небольшую продольную кривизну. Можно получать де-
тали и с переменной кривизной. Размер листовых заготовок до
2000X7000 мм.
Кольцевую обтяжку (рис. 26, в) выполняют, как и простую.
Цилиндрическим или коническим заготовкам, предварительно
согнутым и сваренным продольным швом, придается форма пу-
ансона или матрицы за счет растяжения поперечных сечений в
тангенциальном направлении под действием усилий пуансона
или жидкой рабочей среды. Обтягивание по жесткому разжим-
ному пуансону производят на прессах типов ПКД-1М и ПКД-2.
Используются заготовки диаметром 400—2000 мм и высотой до
1500 мм.
При изготовлении очень точных деталей в крупносерийном
производстве формообразование производят по жесткой матрице
жидкостным пуансоном на специальных установках.
Вытяжка. Процесс вытяжки заключается в преобразова-
нии незакрепленной по кромкам плоской заготовки в полую де-
таль замкнутого контура с помощью инструментальных штам-
пов. Из листовых заготовок вытяжкой получают детали с весь-
ма сложной формой поверхности и габаритными размерами в
несколько метров (рис. 27). Под действием усилия вытяжки
Рв, приложенного к пуансону, заготовка вытягивается в зазор
z между пуансоном и матрицей, величина которого немного пре-
вышает начальную толщину материала б. Диаметр заготовки
По вследствие пластической деформации уменьшается, и в ре-
зультате получается полая деталь диаметром d. Наибольшей
пластической деформации при вытяжке подвергается часть за-
готовки (фланец). Наибольшее уменьшение исходной толщины
заготовки наблюдается в той части детали, где стенка сопря-
гается с дном. Здесь растягивающие напряжения достигают
тиаксимальных значений. Техно-
логическим показателем процесса
является коэффициент вытяжки
K=DQld, характеризующий от-
носительное уменьшение окруж-
ности заготовки. В реальных ус-
ловиях К достигает	1,8—2,2.
При превышении этих значений
Рис. 27. Схема вытяжки:
1 — пуансон; 2 — заготовка 3 — матрица
91
возникает опасность отрыва дна детали во время формообразо-
вания. Для получения больших степеней вытяжки используют
многооперационный процесс с периодической термообработкой.
Сложность процесса, высокая трудоемкость и стоимость ин-
струментальных штампов делают его применение в условиях
производства с малой программой выпуска экономически невы-
годным. В этом случае практический интерес представляют схе-
мы процесса вытяжки, основанные на замене одного из элемен-
тов штампа универсальным, например, эластичной (резиновой)
матрицей в сочетании с жестким пуансоном.
Для изготовления листовых деталей с отбортовкой нервюры,
перегородки топливных емкостей и т. п. формообразование про-
изводят с помощью эластичного пуансона по жестким формбло-
кам (рис. 28). Для осуществления процесса используют плун-
Рис. 28. Схемы формообразования эластичным пуан-
соном на гидравлическом диафрагменном (а) и
плунжерном (б) прессах:
1 — заготовка 2 — пласт резины; 3 — эластичная камера;
4 — корпус
жерные гидравлические прессы с усилием 24,5—49 МН и пло-
щадью подштамповой плиты 3—4,5 м2. При этом создают дав-
ление 8,3—10,8 МПа. Достоинства процесса заключаются в вы-
сокой производительности, простоте оснастки и обслуживания.
Сменные формблоки изготовляют из болинита, текстолита и дру-
гих недорогостоящих материалов. Эластичным пуансоном слу-
жит пласт резины. Допустимое отношение высоты борта h к ра-
диусу кривизны R детали в плане равно 0,03—0,25. Наимень-
шая высота борта для алюминиевых сплавов (54-8)6, для тита-
новых сплавов и сталей (124-18)6. При использовании специ-
альных диафрагменных прессов (ПШР-1), обеспечивающих
удельное давление до 39,2 МПа, повышается точность и сокра-
щается трудоемкость доводочных работ при изготовлении де-
талей.
Выдавливание используется для формообразования де-
талей типа тел вращения. Процесс выдавливания (рис. 29, а)
92
Рис. 29. Схемы выдавливания
без утонения (а) и с утонением
(б):
1 — оправка; 2 — деталь; 3 — инстру-
мент; 4 — заготовка
заключается в местном пластическом изгибе вращающейся заго-
товки инструментом, перемещающимся в плоскости оси враще-
ния формирующей оправки. Процесс формообразования происхо-
дит без утонения заготовки. Под действием инструмента заго-
товка принимает форму оправки, точность деталей составляет-
0,001—0,002 их диаметра. Степень деформации характеризует-
ся коэффициентом выдавливания Кв— D0/dt Кв~ 2+2,5. Про-
цесс можно вести в несколько переходов с промежуточной раз-
упрочняющей термообработкой. Выдавливание без утонения при-
меняют в условиях единичного и мелкосерийного производства.
Новым процессом формообразования является выдавливание-
с утонением заготовки (рис. 29,6), относящееся к процессам
объемного деформирования, при котором металл заготовки пе-
ремещается в результате создания объемно-напряженного со-
стояния. Из заготовки большей толщины и меньшей длины по-
лучают деталь с меньшей толщиной стенки и увеличением дли-
ны путем разглаживания ее по жесткой оправке с помощью ин-
струмента — ролика, перемещающегося вдоль оси детали. Дли-
ну и толщину заготовки определяют из условия равенства объе-
мов металла заготовки и детали. Выдавливанием с утонением;
могут быть получены осесимметричные полые детали с посто-
янной и переменной толщиной стенки. В качестве заготовок ис-
пользуют листовой материал, отливки, заготовки, полученные-
обработкой резанием или штампованием.
Процесс позволяет изготовлять детали разнообразных кон-
фигураций с высокой точностью и чистотой поверхности, про-
цесс характеризуется малой трудоемкостью и высоким коэффи-
циентом использования металла при одновременном улучшении*
его механических свойств. На станках небольшой по сравнению*
с прессовым оборудованием мощности выдавливанием с утоне-
нием изготовляют детали с точностью +0,05 мм не только из;
пластичных, но и из высокопрочных, а также труднодефор-
мируемых металлов и сплавов. При этом коэффициент исполь-
зования материала достигает 95%.
Для получения оболочек конической, овальной и цилиндри-
ческой форм с длиной и диаметром до 1200 мм используют го-
ризонтально-давильный копировальный станок СДГ-20, а для
изготовления цилиндрических оболочек из высокопрочных ма-
93-
териалов диаметром до 1000 мм и длиной до 3000 мм — гори-
зонтально-раскатной станок СРГ-1.
Формообразование энергетическими импуль-
са м и. Изготовление крупногабаритных деталей сложной фор-
мы, сферических днищ, различных оболочек больших размеров
и т. п. из листовых заготовок сопряжено с необходимостью ис-
пользования уникального оборудования большой мощности. Из-
готовление деталей из некоторых высокопрочных и жаропроч-
ных материалов известными способами является затруднитель-
ным, а иногда и невозможным. В связи с этим для формообра-
зования деталей все шире применяют методы с использованием
энергетических импульсов: энергии взрыва, высоковольтного
разряда, импульсного электромагнитного поля. Этим методам
присуще выделение больших импульсов энергии в малые про-
межутки времени.
Возникающие при больших скоростях деформирования инер-
ционные силы существенно изменяют напряженно-деформиро-
ванное состояние заготовки, что позволяет получать не только
детали больших размеров, но также детали из высокопрочных
и малопластичных материалов.
Формообразование с использованием бризантных взрывча-
тых веществ и воды в качестве передаточной среды (рис. 30, а)
Рис. 30. Схемы формообразо-
вания:
а — взрывом; б — электрогидравли-
ческая; 1 — взрывчатый заряд; 2 —
заготовка; 3 — матрица; 4 — сосуд
с водой; 5 — электроды
позволяет изготовлять как небольшие детали сложных форм,
так и крупногабаритные с практическими неограниченными раз-
мерами. Способ является универсальным благодаря простоте
оборудования и возможности создания давления любой величи-
ны. Например, при взрыве 1 кг взрывчатого вещества может
быть получено усилие «100 МН. В производстве используют
наиболее универсальные установки бассейнового типа. Форму-
ющие матрицы изготовляют из недефицитных материалов: чу-
гуна, железобетона, льда.
Электрогидравлический метод формообразования (рис. 30, б)
основан на использовании ударной волны, образующейся при
искровом электрическом разряде в жидкой среде. Ударная вол-
на из зоны разряда перемещается со сверхзвуковой скоростью.
Процесс может вестись несколькими последовательно чередую-
щимися импульсами.
Благодаря простоте и точности определения аккумулируемой
Ц4
и расходуемой электрической энергии процесс электрогидравли-
ческого формообразования легко автоматизировать. Промыш-
ленные установки достаточно бесшумны, безопасны и могут при-
меняться в обычных заводских помещениях.
К этой же группе относится и новый способ детонационно-
газовой штамповки, при котором для формообразования ис-
пользуется высокое давление, получаемое в результате горения:
газовой смеси в режиме детонации. Образующаяся при этом де-
тонационная волна непосредственно или через передаточную
среду воздействует на заготовку и формует ее по матрице. Эко-
номичность процесса выше, чем при обработке в инструменталь-
ных штампах. Способ используют в мелкосерийном и серийном
производстве. Его можно применять для различных материалов.
08Х18Н10Т, ОТ4, АМг-6, ВТ1 и др. толщиной ^2,5 мм.
Применяемые установки для формообразования с помощью»
энергетических импульсов отличаются универсальностью, недо-
роги и несложны, что при частой смене объектов производства
имеет важное значение.
ПОДГОТОВКА ДЕТАЛЕЙ ПЕРЕД СВАРКОЙ И ПАЙКОЙ
Поверхность деталей, полученных после заготовительных:
операций, особенно после операций, связанных с формообразо-
ванием, имеет на себе следы различных загрязнений: масла,,
краски, окалины, окисных пленок. Подобные загрязнения по-
верхностей соединяемых деталей влекут за собой загрязнение и;
снижение качества металла швов, неудовлетворительное форми-
ровании их при сварке плавлением, снижение устойчивости сва-
рочного процесса и появление прожогов и выплесков при кон-
тактной сварке, плохое растекание припоев и различные дефек-
ты соединений при пайке.
Поэтому для получения качественного сварного или паяно*
го соединения необходимо провести перед сваркой или пайкой’
специальную подготовку поверхности деталей или мест их со-
единения. Это особенно существенно, когда исключена возмож-
ность проведения интенсивной металлургической обработки!
жидкого металла, т. е. при точечной и шовной сварке, сварке-
плавлением в защитных газах, бесфлюсовой пайке и т. п. Та-
кая подготовка заключается в очистке детали от загрязнений,,
удалении окалины и поверхностных окислов, а также в профи-
лировании свариваемых кромок при сварке плавлением, созда-
нии более благоприятного микрорельефа поверхности при пай-
ке, нанесении специальных покрытий.
Для обезжиривания поверхностей детали обрабатывают в
специальных ваннах с растворами щелочей различного состава,
удаляющими жиры и масла. Под действием щелочей происхо-
дит омыление жиров и переход их в раствор. Минеральные мас-
ла со щелочными растворами образуют легко отделимые от по-
9$
верхности металла эмульсии. Неомыляемые жировые пленки
удаляются с помощью органических растворителей: бензина,
трихлорэтилена, четыреххлористого углерода, дихлорэтана и др.
В некоторых случаях небольшие детали и детали сложной фор-
мы обрабатывают в ваннах ультразвуковыми колебаниями или
применяют электролитическое обезжиривание.
Окисные пленки удаляют или механическим путем (металли-
ческими щетками, обдувом песком, дробью и т. п.) или химиче-
ским путем — травлением. Способ удаления окисных пленок в
первую очередь определяется типом производства и конструк-
цией соединяемых деталей. При большом объеме выпускаемой
продукции следует предпочитать травление и пескоструйную об-
работку.
В массовом и крупносерийном производстве травление явля-
ется более производительным процессом, чем механическая за-
чистка поверхности. Недостаток его заключается в возможно-
сти перетравления поверхности металла и в сложности работы
с травильными растворами. Этот метод основан на способно-
сти кислот и щелочей растворять окислы некоторых металлов.
Обычно применяют водные растворы серной, азотной, соляной,
юртофосфорной, плавиковой кислот и их смеси, водные раство-
ры щелочей, а также газовые травители. Поверхность метал-
лов, полученная при травлении, во многих случаях более бла-
гоприятна для последующей сварки или пайки, чем поверхность
после механической зачистки.
Для травления деталей требуется отдельное помещение, обо-
рудованное ваннами, загрузочными устройствами, сушильными
шкафами, вентиляцией и стоками для жидкостей. Применяются
два основных способа химической очистки: ванный (окунанием)
и струйный. План участка подготовки по первому способу при-
веден на рис. 31. Обрабатываемые детали устанавливают в вер-
Рис. 31. План участка химической под-
готовки ванным способом:
Л — стеллажи для хранения деталей; 2 — стел-
лаж для предварительной очистки деталей;
3 — ванна обезжиривания; 4 — ванна промыв-
ки горячей водой; 5 — ванна промывки хо-
лодной водой; 6 — ванна травления в азотной
кислоте; 7 — ванна травления в растворе ще-
лочи; 8 — ванна пассивирования; 9 — сушиль-
ная камера; 10—установка для контроля
электрического сопротивления деталей; —
монорельс
тикальном положении, выдерживают в каждой ванне опреде-
ленное время, а затем переносят в следующую ванну до завер-
шения цикла. При струйном способе обработки процесс идет
значительно интенсивнее, чем при обработке окунанием. Струй-
$6
ный метод позволяет организовать наиболее производительные
и механизированные линии химической очистки. Схема такой
линии показана на рис. 32. Детали со стеллажа 1 проходят че-
рез правильную машину 2 и с рольганга 3 укладчиком устанав-
ливаются в вертикальном положении (или подвешиваются) на
рольганг 4, после чего подаются в камеры: подогрева 5, трав-
ления 6, промывки, нейтрализации и пассивирования 7. С роль-
Рис. 32. Схема поточной механизированной линии химической подготовки
струйным методом
ганга 8 обработанные детали снимаются укладчиком и устанав-
ливаются на специальный стеллаж 9.
Пескоструйная очистка деталей от окалины и поверхност-
ных окислов является весьма универсальным и производитель-
ным способом, но не отвечает современным требованиям про-
мышленной санитарии и техники безопасности, так как при этом
выделяется большое количество кварцевой пыли. В последнее
время все более широкое применение находит очистка деталей
обдувом металлическим песком, получаемым из чугунной дроби.
Этот способ может использоваться для очистки деталей из раз-
личных материалов, кроме алюминиевых и магниевых сплавов,
коррозионно-стойких сталей аустенитного класса, жаропрочных
сталей и сплавов. Воздух при этом не загрязняется.
В зависимости от способа соединения при малых объемах
работ поверхности деталей из алюминиевых сплавов очищают
круглыми металлическими щетками из стальной проволоки
(диаметр проволоки ^0,1 мм при длине ворса щетки >30 мм),
шабером, абразивной шкуркой или войлочными кругами с абра-
зивным порошком. Обдувку деталей из легких сплавов песком,
как правило, не применяют, хотя в последнее время ведутся
работы по использованию для этой цели металлического песка,
полученного из вторичного алюминия.
При более широких масштабах производства подготовка де-
талей из легких сплавов ведется обычно химическим способом
по следующей технологии: протирка, промывка, обезжиривание,
промывка, травление, промывка, сушка и контроль. Первая про-
мывка с целью удаления загрязнений производится смывкой,
бензином или ацетоном.
Обезжиривание производится различными растворителями
(ацетоном, бензином и др.) или в специальных ваннах, напри-
4 Зак. 362
97
мер, в водном растворе следующего состава, г/л: 40—50 тринат—
рийфосфата технического (Na3PO4-12Н2О); 40—50 соды кальци-
нированной (Na2COs); 25—30 жидкого стекла. Температура ван-
ны 60—70° С, время обработки 4—5 мин. При обезжиривании де-
талей раствор необходимо тщательно перемешивать. После-
обезжиривания в щелочных растворах детали промывают в те-
чение 1—2 мин в проточной горячей воде при 50—60° С, затем
в проточной холодной воде.
Травление деталей в зависимости от способа последующего
соединения и вида материала можно производить в различных
по составу ваннах: щелочных, с плавиковой кислотой, с ортофос-
форной кислотой и др.
Детали из алюминиевых сплавов можно травить в ванне следующего 
состава, % по массе: 30—35 ортофосфорной кислоты; 0,1—0,3 хромпика тех-
нического (К2СГ2О7) или хромпика натриевого технического (Na2Cr2O7)r.
остальное — вода. Скорость травления зависит от температуры. Так, при 20—
30° С время выдержки изделий 30—18 мин. При травлении в таком растворе
поверхности алюминиевых деталей светлеют и приобретают матовый отте-
нок и небольшое переходное сопротивление. В заводской практике приме-
няют и другие растворы с ортофосфорной кислотой. После травления детали
тщательно промывают в холодной проточной воде и сушат в камерах при
70—90° С. После такой подготовки детали могут сохраняться в течение трех
суток, после чего необходимо производить подготовку вновь.
Широко используют щелочные ванны с едким натром (температура»
60—95°С). При этом получается растворимый натровый алюминат NaAlO2 а'
водород:
А12О3 + 2NaOH -> 2NaA102 -j- Н2О;
2А1 + 2NaOH + 2Н2О -> 2NaA102 -j- 3H2 f .
Водород в виде пузырьков будет выделяться после удаления пленки?
А120з. По появлению пузырьков судят о времени травления. После травления-
детали промывают в проточной воде и осветляют в 15 %-ном водном раст-
воре HNO3 в течение 2—5 мин, после чего вновь промывают и сушат при
температуре 60° С.
Для подготовки поверхностей деталей перед пайкой применяют ванну
следующего состава, г/л: 20—35 едкого натра; 20—30 углекислого натрия
(Na2CO3); остальное — вода, а также ванну из 10% NaOH и 90% воды.
Выдержка в течение 2—4 мин при 20—40° С.
Однако нужно учесть, что при травлении алюминиевых сплавов в щелоч-
ных растворах поверхность деталей активируется и через короткий проме-
жуток времени (одни сутки) они вновь покрываются неоднородной плен-
кой окислов. Кроме того, применение щелочных растворов связано с опас-
ностью сквозного протравливания плакирующего слоя при подготовке пла-
кированных материалов. Для обработки электродной проволоки под сварку
плавлением алюминиевых сплавов эти ванны считают более предпочтитель-
ными, так как они позволяют получить поверхность, менее насыщенную во-
дородом и влагой, что дает меньшую пористость швов.
В последнее время для обработки проволоки рекомендуется проводить
электрополирование, особенно для сплавов системы А1 — Mg.
Химическую очистку деталей из магниевых сплавов производят обез-
жириванием, травлением и промывкой. Некоторые составы травителей для1
магниевых сплавов приведены в табл. 19.
Травление деталей для контактной сварки лучше производить в двух,
растворах. Первое — в течение 5—15 с в кипящем водном растворе, содер-
жащем 40—70% едкого натра (NaOH), 4—7% азотнокислого натрия (NaNO3)
и 17—25% азотнокислого натрия (NaNO2). После промывки в проточной
98
Таблица 19
Состав травителей для магниевых сплавов
Состав, %			Режим обработки	
CrsOs	NaNO3 или Ca(NO3 )2	Н2О	Температура, °C	Время выдержки, мин
20		Остальное	20	1—2
2	—	То же	60—70	2—3
15	25—30	»	20—75	3—5
шоде производят второе травление в течение 5—10 мин в 15—20%-ном вод-
ном растворе хромового ангидрида (Сг2О3) при комнатной температуре; затем
.детали тщательно промывают в теплой воде. Протравленные детали приобре-
тают светлый матовый цвет и имеют переходное сопротивление не более 50—
100 мкОм.
Основной целью травления деталей из алюминиевых и магниевых спла-
вов является удаление пленки окислов с поверхности и способствование об-
разованию новой пленки, обладающей достаточно низким и однородным элек-
трическим контактным сопротивлением и защитными свойствами, затруд-
няющими дальнейшее окисление зачищенных поверхностей.
Травление деталей из других металлов производят аналогично травле-
нию деталей из легких сплавов в соответствующих растворах. Составы ванн
для некоторых материалов приведены в табл. 20.
Таблица 20
«Составы травителей для деталей из сталей, жаропрочных и коррозионно-стойких
сплавов
Материал детали	Состав, см3/л					Темпера- тура трав- ления, °C
	H2SO4	НС!	NaCl	HNO3	Присадка КС	
•Углеродистая сталь	200	200	10	—	10 10	50—60 30—40
•Легированная сталь	100	150	—	—	10	50—60
.Высоколегированная сталь или «сплав	ПО	130	—	10	—	50—70
Примечание. Остальное в травителе—вода. Раствор для нейтрализации:
S0—70 г NaOH или КОН на 1 л воды при температуре 20—25 °C.
При подготовке титановых сплавов необходимо учитывать некоторые их
особенности Обычно после предварительных операций, связанных с термо-
обработкой и штамповкой, на поверхности деталей образуется окисел
(ТЮ2), прочно связанный с металлом. Под слоем окисла образуется мало-
пластичный альфированный слой, обогащенный кислородом и азотом.
Подготовка поверхностей деталей из титановых сплавов ведется комби-
нированным способом. Для удаления окалины используют обдувку песком,
.для удаления альфированного слоя — химическое травление смесями из раз-
личных кислот.
4*
99
Широко используется следующий водный состав, в см3/л: 34—35 соля-
ной кислоты; 55—60 азотной кислоты; 50 плавиковой кислоты. Травление-
ведется при температуре 45—55° С в течение 10—30 мин в зависимости от
толщины альфированного слоя.
После травления детали промывают в теплой воде (40—50° С), проти-
рают волосяными щетками и просушивают сжатым воздухом или в шкафах,
при 10—120° С в течение 10—15 мин.
Хорошие результаты получаются при травлении в растворе, об. %:
10 серной кислоты; 20 плавиковой кислоты, остальное — вода. Отношение-:
объема раствора к поверхности травления 1,3. При 80—95° С скорость трав-
ления достигает 30 мкм/мин, происходит равномерный съем металла без-
растравливания поверхности и без заметного влияния на свойства металла.
Детали из сталей и черных сплавов после заготовительных операций
всегда имеют на поверхности слой окалины или окислов. Для подготовки:
таких деталей применяют механический и химический способы обработки.
Химический способ подготовки чаще всего используют для деталей, соеди-
няемых контактной сваркой или пайкой. Для сварки плавлением детали'
очищают щетками или обдувом песком. После обдува требуется удалить,
песок с обрабатываемой поверхности сжатым воздухом. Детали из корро-
зионно-стойких аустенитных сталей и жаропрочных сплавов обдувать пес-
ком не рекомендуется, так как после этого снижается их коррозионная стой-
кость. Для них можно использовать специальный металлический песок из-
низкоуглеродистой стали с высоким содержанием кремния, после чего для,
повышения коррозионной стойкости поверхностей деталей применяют травле-
ние и пассивирование в 30 %-ном растворе азотной кислоты. Не рекомендуется
обдувать песком также детали под пайку, так как по такой поверхности1
плохо растекается припой, в связи с чем требуется дополнительная химиче-
ская обработка в травильной ванне следующего состава: 50 г/л плавиковой’
кислоты; 10 об. % азотной кислоты; 5,5 об. % серной кислоты. Выдержка при
температуре 20° С в течение 30—60 мин с последующим пассивированием в-
течение 30 мин.
Для механической очистки деталей используют щетки, проволока ко-
торых должна быть толщиной =С0,2 мм и достаточно жесткая.
Для травления используют определенные смеси водных растворов кис-
лот. Для низкоуглеродистых и легированных конструкционных сталей.1
обычно используют смеси водных растворов серной и соляной кислот. Хо-
рошие результаты дает травление в ванне из 1 части соляной кислоты ц
3,5 частей серной кислоты. Окислы на поверхности деталей из коррозионно-
стойких и жаропрочных сталей и сплавов более прочные, поэтому для их
растворения используют смеси соляной, серной и азотной кислот. Для сня-
тия тонкого слоя окислов на поверхности хорошие результаты дает обра-
ботка в водном растворе из 11% соляной кислоты и 10% азотной кислоты-
при 65° С. Хрошо идет травление в ванне из 3% азотной кислоты, 7% соляной
кислоты, и 90% воды, при 80° С. После травления высоколегированных ста-
лей небоходима тщательная их промывка щетками в горячей воде в 10%-ном‘
растворе соды и вновь в проточной воде.
Весьма однородную поверхность деталей из коррозионно-стойких и жа-
ропрочных сталей и сплавов, а также медных сплавов (латуни, нейзильбера
и др.) под контактную сварку и пайку (особенно для деталей приборов) по-
лучают при электролитическом полировании — анодной обработке, выпол-
няемой в специальных электролитах при определенном режиме. Из-за
сложности электрическое полирование применяют в тех случаях, когда осо-
бенно высокие требования предъявляют к состоянию поверхности, коррозион-
ной устойчивости и т. п., а также при очень малой толщине соединяемых
деталей. Этот процесс зарекомендовал себя как способ подготовки под сварку
и пайку деталей сложной формы.
Для такой обработки деталей из коррозионно-стойких и жаропрочных
сталей и сплавов применяют следующий технологический процесс: промывка
в холодной воде, электрополирование, промывка в холодной воде, нейтрали-
100
зация в содовом растворе, промывка в холодной проточной воде, сушка.
Обработку перед электрополированием можно производить обдувкой пес-
ком. Детали должны иметь чистую поверхность без окалины, ржавчины,
масла, влаги и других загрязнений.
В ваннах детали подвешивают на положительный полюс в вертикаль-
ном положении на определенном расстоянии друг от друга.
Полирование производят в электролите следующего состава, % по мас-
се: 40 серной кислоты (H2SO4); 44 ортофосфорной кислоты (Н3РО4); 3 хро-
мового ангидрида (СГ2О3), 13 воды. Плотность анодного тока при этом 10—
15 А/см2, температура электролита 70—90° С, продолжительность электро-
полирования 10—15 мин. Толщина снятого слоя составляет в среднем 0,5—
0,6 мкм. После электрополирования для нейтрализации остатков электро-
лита детали тщательно промывают и немедленно погружают на 1—2 мин
в 5%-ный водный раствор едкого натра. Затем детали вновь промывают
проточной водой и немедленно обдувают сухим и чистым воздухом до пол-
ного удаления влаги.
Для подготовки деталей под пайку электрополирование производят в
ванне следующего состава, г/л: 230—280 серной кислоты; 70—90 хромового
ангидрида (Сг2О3); 850—1110 фосфорной кислоты. Вода составляет 6—
7 об. %. Температура ванны 50—60° С, плотность тока 20—30 А/см2. После
электрополирования получают хорошую поверхность для растекания при-
поя, что способствует повышению прочностных характеристик паяного сое-
динения. Для удешевления процесса вместо электрополирования можно ис-
пользовать после обдува песком травление в ванне следующего состава:
50 г/л плавиковой кислоты; 10 об. % азотной кислоты, 5,5 об. % серной кис-
лоты. Выдержка при температуре 20° С в течение 30—60 мин с последующим
пассированием в 30%-ном растворе HNO3.
После электрополирования детали должны иметь гладкую, светлую и
глянцевую поверхность, а после травления — матовую без раковин, питин-
гов, трещин и других поверхностных дефектов.
Аналогичный процесс используется для электролитического полирования
медных сплавов (латуни, бронзы). В этом случае применяют электролит сле-
дующего состава, г/л: 330 серной кислоты; 620 ортофосфорной кислоты;
50 хромового ангидрида. Процесс ведется при температуре электролита 18—.
20° С в течение 5—10 мин при плотности тока 6—8 А/см2. В этом случае
толщина снятого слоя 0,2—0,3 мкм и детали приобретают гладкую, блестя-
щую поверхность.
Для подготовки под пайку деталей из титановых сплавов используется
травление в водном растворе азотной (20%) и плавиковой (3%) кислот. При
травлении удаляются окисные пленки, создается благоприятный для пайки
микрорельеф поверхности.
После операции подготовки качество поверхности контроли-
руют. В зависимости от вида материала, способа подготовки и
последующего метода соединения используют различные виды
контроля: внеший осмотр, измерение контактного сопротивле-
ния, осмотр поверхности с помощью лупы 8-кратного увеличе-
ния.
Подготовка поверхности деталей под пайку, кроме зачистки
и травления, в отдельных случаях включает нанесение метал-
лических покрытий и облущивание. Нанесение тонких металли-
ческих слоев на поверхность паяных деталей преследует две це-
ли: улучшение смачивания паяемой поверхности припоем и из-
менение характера взаимодействия припоя с основным металлом
путем замены их непосредственного взаимодействия взаимодей-
ствием с металлом покрытия. Требования, предъявляемые к по-
101
крытию, зависят от того, какая функция на него возлагается.
В первом случае основное значение имеет изменение харак-
тера взаимодействия основного металла с окружающей атмосфе-
рой, и покрытия чаще всего наносят химическим или электро-
литическим способами. Покрытие, нанесенное таким способом
на тщательно обработанную поверхность основного металла, за-
щищает ее от воздействия окружающей среды при комнатной
температуре и, особенно, в процессе пайки. После растекания
припоя по паяемой поверхности надобность в покрытии отпа-
дает и оно может частично или полностью раствориться в при-
пое. Такое покрытие можно получить меднением или никелиро-
ванием коррозионно-стойких сталей. Во втором случае свойства
и толщина покрытия, вид припоя и флюса (или защитной атмо-
сферы) и метод пайки должны выбирать исходя из необходи-
мости сохранить покрытие в течение всего цикла пайки, чтобы
основной металл и припой не соприкасались. При этом, в отли-
чие от первого случая, большое значение имеет прочность сцеп-
ления покрытия с основным металлом, так как от этого зависит
прочность соединения в целом. Примером такого рода покры-
тия является электролитическое хромирование с последующим
никелированием при пайке деталей из титановых сплавов.
Облуживанием называют покрытие соединяемых мест дета-
лей любым более легкоплавким, чем основной материал, метал-
лом или припоем при температуре выше температуры его плав-
ления и ниже температуры плавления основного материала.
При этом металл-покрытие (припой) расплавляется при контак-
те с основным металлом и взаимодействует с ним, что приводит
к образованию характерной для пайки межкристаллитной фор-
мы связи припоя и паяемого металла. Припой наносят на по-
верхность деталей химическим и электролитическим способа-
ми, напылением, укладкой и т. п., после чего детали нагревают
в соответствующих условиях до температуры плавления припоя-
покрытия. Облуживание позволяет упростить и ускорить про-
цесс самой пайки. Наиболее распространено предварительное
облуживание перед пайкой легкоплавкими припоями. При пай-
ке тугоплавкими припоями крупных изделий с большой поверх-
ностью соединения облуживание используют как способ вве-
дения припоя.
СБОРКА СВАРНЫХ И ПАЯНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
После формообразования и подготовки поверхностей дета-
ли поступают на сборку, являющуюся одной из наиболее от-
ветственных операций в изготовлении сварных и паяных изде-
лий.
В общем виде сборка представляет собой совокупность опе-
раций по установлению деталей в положение, предусмотрен-
ное чертежом, для проведения последующей сварки или пайки.
102
Основная цель разработки технологического процесса сбор-
ки заключается в определении наиболее выгодной последова-
тельности и способа сборки отдельных деталей, обеспечиваю-
щих выполнение прставленных технических требований на из-
готовление данного изделия при минимальных затратах рабо-
чей силы, времени и вспомогательных материалов. При разра-
ботке этого процесса следует стремиться к максимальной ме-
ханизации сборочных работ путем широкого использования раз-
личного рода механизированного инструмента, рабочих и конт-
рольных приспособлений. Необходимо стремиться исключать
операции подгонки, опиловки, сверления по месту и т. п.
В зависимости от типа изделия устанавливают определен-
ные технические требования на сборку. С точки зрения сварки
и пайки требованием, входящим в технические условия, явля-
ется обеспечение определенных конструктивных параметров
сварных или паяных соединений. Так, специфической особенно-
стью при сборке деталей, соединяемых встык сваркой плавле-
нием, является соблюдение определенных зазоров между сва-
риваемыми кромками. Величина зазоров зависит от толщины
соединяемых элементов и устанавливается нормативами или
ГОСТом.
При сборке деталей внахлестку перед контактной сваркой
(ТЭС и РЭС) необходимым требованием является полное ис-
ключение зазоров. Согласно принятым в производстве норма-
тивам эти зазоры не должны составлять более 10% от толщины
наиболее тонкой из свариваемых деталей и превышать 0,1 —
0,5 мм.
При сборке деталей под пайку важным условием является
обеспечение определенных зазоров и величины нахлестки паяе-
мых деталей.
Ниже приведены рекомендуемые величины зазоров при тем-
пературе пайки для различных припоев.
Припой	Зазор, мм	Припой	Зазор, мм
Al—Si	0,15—0,6	Си—Zn	То же
Си—Р	0,025—0,125	Ni—Cr	»
Си	0,03—0,07	Ag—Мп	»
Ag	0,05—0,125		
Необходимо учитывать, что при пайке деталей примерно
одинаковой массы из одного и того же материала зазор, полу-
ченный при комнатной температуре, сохраняется и при темпера-
туре пайки. Зазор, заданный при сборке деталей из разнород-
ных материалов, может сильно измениться в процессе нагрева
под пайку. Особенно сказывается разница в коэффициентах ли-
нейного расширения при пайке трубчатых и подобных им соеди-
нений. Если материал внутренней детали имеет больший коэф-
фициент линейного расширения, чем наружной, то зазор при
нагреве уменьшится, если же наоборот — увеличится. Несоблю-
103
дение отмеченных технологических условий при сборке может
привести к резкому снижению качества соединений и конструк-
ций в целом при сварке или пайке.
Технологический процесс сборки характеризуется определен-
ной трудоемкостью, а также определенным временем, называе-
мым сборочным циклом, в течение которого этот процесс выпол-
няется. Трудоемкость сборки зависит от степени совершенства
конструкции, отработки технологического процесса, степени
взаимозаменяемости собираемых элементов и их точности, энер-
говооруженности оснащения и оборудования. Цикл сборочных
работ Ц=Т1пй, где Т — трудоемкость процесса, ч; До— число
одновременно занятых в процессе рабочих.
Очевидно, что на сокращение цикла влияет уменьшение тру-
доемкости и особенно увеличение исполнителей. Последнее
зависит от конструкции, масштаба производства, уровня техно-
логии и организации производства. Расчленение конструкции на
узлы позволяет расширять фронт работ, что увеличивает и чис-
ло рабочих, занятых на сборке.
На величину цикла сборки весьма существенное влияние
оказывает выбор схемы сборочного процесса. Схема сборочного
процесса — принятая последовательность сборки сборочных
единиц и соединения их в изделия.
Рис. 33. Схемы сборки сварных конструкций:
I, II, III, /V —детали конструкции; 1—6 — технологичес-
кие операции
104
В производстве сварных конструкций находит применение по-
следовательная сборка и сварка элементов, полная сборка всей
конструкции с последующей ее сваркой, параллельно-последо-
вательная сборка и сварка.
Последовательная схема (рис. 33, а) целесообразна при
сборке конструкций, не расчлененных на сборочные узлы, когда
сварка полностью собранной конструкции невозможна, а други-
ми схемами нельзя обеспечить необходимую точность из-за осо-
бенностей конструкции, например, из-за недостаточной ее жест-
кости. Ее выполняют последовательным наращиванием отдель-
ных элементов. Требуемая точность может быть достигнута при-
менением промежуточных операций правки. Сборка и сварка
при такой организации процесса менее производительны, так
как при их последовательном выполнении ограничивается фронт
работ и уменьшается число работающих, Ц увеличивается.
Схему полной сборки конструкции с последующей сваркой
(рис. 33, б) обычно используют для сравнительно простых из-
делий или изделий средней сложности, состоящих из небольшо-
го числа деталей с легкодоступными для выполнения соедине-
ниями. По этой схеме конструкцию сначала полностью собира-
ют, закрепляя элементы струбцинами, фиксаторами, прихваточ-
ными соединениями и т. п., после чего собранную конструкцию
передают на сварочный участок для выполнения сварки всех
соединений. Фронт работ при этом расширяется, Ц уменьшает-
ся. Схема используется при различных типах производства.
Технологический процесс сборки и сварки в зависимости от
программы выпуска, массы и конфигурации изделий может
быть механизирован или полностью автоматизирован.
Параллельно-последовательную схему (рис. 33, в) использу-
ют при изготовлении сложных конструкций, расчлененных на
укрупненные сборочные единицы. Сначала на параллельных
технологических линиях собирают и сваривают укрупненные
сборочные единицы. Затем из готовых узлов собирают и свари-
вают конструкции в целом. При такой схеме число одновремен-
но занятых рабочих или фронт сборочных работ значительно
больше, поэтому Ц минимален. Практика показывает, что такая
схема позволяет сократить цикл в 3—4 раза по сравнению с
последовательной схемой. Это подтверждает большие преиму-
щества расчлененных конструкций. Однако число сборочных
единиц нужно выбирать исходя из экономической целесообраз-
ности. При сборке и сварке конструкций открывается возмож-
ность широко применять механизацию и автоматизацию техно-
логических операций. При такой схеме повышается точность из-
готовления изделий, а общие деформации всей конструкции
уменьшаются, так как жесткость узлов всегда больше жестко-
сти отдельных деталей. Кроме того, легче осуществить правку
деформированных узлов, чем полностью сваренной конструк-
ции. Это, в свою очередь, способствует улучшению качества и
105
надежности изделий. Схему используют при различных видах
производства. Таким образом, умело разрабатывая схему соби-
раемости изделий, можно влиять на продолжительность процес-
са и на уменьшение трудоемкости.
Содержание технологических операций сборочных процессов
конструкций, в свою очередь, определяется применяемыми ме-
тодами базирования и сборки, от которых зависит точность и
взаимозаменяемость собираемого изделия, содержание сбороч-
ных работ, состав сборочной оснастки и оборудования и т. п.
В зависимости от типа производства, особенностей конст-
рукции и технических условий сборку можно выполнять различ-
ными способами: по разметке, по шаблонам или первому изде-
лию, по сборочным отверстиям, в приспособлениях (универсаль-
ных, специализированных и специальных).
Сборку по разметке ведут без приспособлений. Расположе-
ние деталей определяется разметкой по чертежу. Затем их за-
крепляют струбцинами, съемными фиксаторами, прихваткой
и т. п. Производительность способа низкая, его применяют в
единичном производстве при изготовлении несложных изделий.
Достижение заданной точности при сборке возможно лишь при
большой затрате высококвалифицированного труда. Использо-
вание шаблонов или первого изделия для сборки позволяет по-
высить производительность труда.
Сборка узлов по сборочным отверстиям является прогрес-
сивным процессом, позволяющим обеспечить высокие экономи-
ческие показатели сборочных работ и достаточную точность.
Препятствием для его широкого использования является конст-
руктивное оформление соединений, часто затрудняющее или сов-
сем не позволяющее применить сборку по отверстиям. Поэтому
предусматривать способ сборки нужно уже при конструктивной
разработке изделия и отработке его технологичности. При сбор-
ке по сборочным отверстиям заданное расположение частей из-
делия достигается путем использования отверстий в качестве
сборочных баз деталей. Сборочные отверстия служат для коор-
динации и фиксации частей изделия и обычно назначаются из
числа отверстий, входящих в соединение, что в сварных и пая-
ных узлах встречается весьма редко. В таких изделиях в каче-
стве сборочных отверстий могут быть использованы уже име-
ющиеся конструктивные отверстия. Иногда они могут быть за-
проектированы как технологические с последующим устранени-
ем заваркой, заклепыванием и т. п. (рис. 34, а). Отверстия свер-
лят по накладным кондукторам. Сборка по сборочным отвер-
стиям упрощает сборочную оснастку, однако требует проведе-
ния сквозной увязки размеров деталей. Для тонколистовых эле-
ментов вместо отверстий можно применять специальные вы-
штамповки.
Наибольшую точность сборки при минимальной трудоемко-
сти можно обеспечить специальной сборочной оснасткой, ис-
106
Рие. 34. Сборка по отверстияхм:
а — панели:
1 — обшивка; 2 — элемент набора жесткости; 3 — фиксатор;
б — кронштейна:
1 — корпус; 2 — кронштейн; 3 — фиксатор
пользуемой обычно в условиях крупносерийного и массового
производства. В условиях производства с малой программой вы-
пуска применение находят универсальные и специализированные
приспособления средней сложности.
Кроме сборочной оснастки, на трудоемкость сборочных ра-
бот решающее влияние оказывает качество заготовок. При от-
сутствии взаимозаменяемости деталей сборка усложняется необ-
ходимостью выполнения подгоночных операций. При выполне-
нии технологических операций даже в условиях строжайшей
технологической дисциплины в объектах обработки возникают
ненормированные побочные изменения, многие из которых мо-
гут оказывать существенное влияние на качество продукции.
Например, отклонения формы и размеров листовых деталей из-
за упругих напряжений, возникающих во время гибки, вытяж-
ки и других процессов формообразования, или появление оста-
точных напряжений в сварных деталях и т. п.
Ненормируемые изменения свойств объектов производства,
возникающие при выполнении отдельных операций технологи-
ческого процесса, являются одной из причин нестабильности ка-
чества продукции. Наличие таких отклонений, в первую оче-
редь, отразится на качестве сборочных и сварочных работ.
Возникает необходимость проведения подгоночных операций в
процессе сборки. Наличие подгоночных операций—это, в пер-
вую очередь, результат невзаимозаменяемости элементов конст-
рукции, поэтому взаимозаменяемость является важнейшей пред-
посылкой обеспечения высокого качества конструкций в целом.
Элемент конструкции обладает взаимозаменяемостью, если
его геометрические и физические параметры находятся в преде-
лах допусков, согласованных с допусками других собираемых
элементов. При таком согласовании исключается необходимость
подбора или доработки элементов при сборке и обеспечивается
107
сборка всей конструкции в соответствии с установленными тех-
ническими условиями.
При выполнении сборочных работ различают методы полной,
неполной, групповой взаимозаменяемости и сборку с подгонкой
деталей. По первому методу сборка осуществляется путем со-
единения деталей без какого-либо подбора, подгонки и других
дополнительных работ с полным соблюдением при этом техни-
ческих требований к изделию. Необходимая точность деталей
задается соответствующими допусками на их размеры. Этот ме-
тод чаще применяется при серийном производстве конструкций,
элементы которых подвергаются предварительной механической
обработке.
Сборка по методу неполной взаимозаменяемости имеет ме-
сто при доработке одной из соединяемых деталей размерной
цепи в процессе выполнения сборочных операций, при примене-
нии компенсаторов. Такой метод широко используется в авиа-
ционной промышленности, автомобилестроении и других отрас-
лях. Доработкой одной из деталей или введением компенсирую-
щего элемента достигается устранение отклонений деталей от
номинальных размеров размерной цепи и обеспечивается задан-
ная точность сборки. Это позволяет снизить требования к точ-
ности всех собираемых деталей, повысить точность изделия, не
прибегая к большому объему трудоемких ручных подгоночных
и доводочных работ.
Метод групповой взаимозаменяемости предусматривает сор-
тировку собираемых элементов на группы. Поле допуска каж-
дой группы составляет 1/п часть общего поля допуска сопрягае-
мых деталей (п— число групп). При сборке соединяют между
собой детали только соответствующих групп, чтобы получае-
мый общий допуск на сборочные размеры удовлетворял задан-
ной точности изделия. Применение такой селективной сборки
позволяет назначать более широкие допуски на изготовляемые
детали и в то же время достигать высокой точности конструк-
ций. Метод находит применение в крупносерийном и массовом
производстве.
Сборка по методу подгонки осуществляется путем индиви-
дуальной доработки и подгонки каждой из соединяемых дета-
лей. Метод подгонки находит применение в единичном, мелко-
серийном производстве, когда экономически невыгодно иметь
сложную технологическую оснастку для изготовления деталей с
высокой точностью. Сборка выполняется в два этапа, предва-
рительную сборку вводят с целью подгонки и комплектации де-
талей. В связи с неизбежным загрязнением деталей при подго-
ночных работах после предварительной сборки собранное изде-
лие разбирают и передают на операции подготовки поверхности
деталей под сварку. Таким образом, обработку поверхности де-
талей производят после предварительной сборки. Подогнанные
и подготовленные детали поступают на окончательную сборку
108
под сварку или пайку. Способ двойной сборки часто исполь-
зуют при изготовлении изделий из тонколистовых штампован-
ных деталей, в которых не всегда удается обеспечить их высо-
кую взаимозаменяемость, особенно в единичном производстве.
.Двойная сборка иногда необходима при изготовлении ответст-
венных изделий, например, топливных емкостей самолетов, для
удаления из собранного узла стружки, образовавшейся при под-
гонке.
Рис. 35. Способы скрепления
паяемых деталей:
.а —накаткой; б — посадкой на
буртик; в — развальцовкой; г—
точечной сваркой; д — штифтами
Во время сборки деталей под пайку их необходимо надежно
закреплять, чтобы препятствовать смещению при пайке. В про-
стейших конструкциях это решается приданием соответствую-
щей формы соединяемым деталям или непосредственным скреп-
лением их механическим способом или точечной сваркой
(рис. 35). В случаях, когда конструкцией соединения не обеспе-
чиваются нужное расположение и фиксация соединяемых эле-
ментов, применяются соответствующие приспособления.
В процессе сборки изделий под пайку обычно предваритель-
но закладывают припой, что является единственно возможным
способом введения припоя при пайке в печах, соляных ваннах,
индукционной пайке в вакууме или в среде инертного газа, т. е.
во всех случаях, когда место соединения в процессе пайки не-
доступно.
Припой можно закладывать в соединение в виде проволоки,
фольги, мелких кусочков различной формы, порошка, замешан-
ного на каком-либо связующем. На большие поверхности его
наносят распылением, гальваническим способом и др. Собран-
ные и подготовленные к пайке изделия не должны долго хра-
ниться, так как при этом их поверхность загрязняется и окисля-
ется, что ухудшает качество соединения. В наиболее ответствен-
ных случаях, например, при пайке сотовых конструкций подго-
товленные изделия хранят в плотно закрытых пластмассовых
конвертах, заполненных инертным газом.
109
ПРИХВАТКА
После сборки детали в большинстве случаев подвергают при-
хватке, проводимой с целью создания необходимой жесткости
конструкции и сохранения неразъемности и расположения дета-
лей относительно друг друга в процессе сварки.
Для сохранения заданных размеров сварного изделия и сни-
жения коробления прихватку наиболее рационально выполнять
при общем закреплении деталей в приспособлениях. В зависи-
мости от конструкции самого соединения, типа материала и его-
толщины, последующего способа соединения выбирают и соот-
ветствующий метод сварки для выполнения прихватки, из кото-
рых наиболее часто используют кислородно-ацетиленовую, руч-
ную дуговую толстообмазанными электродами или в атмосфе-
ре защитных газов, контактную точечную. При этом в зависи-
мости от конкретных конструктивных и технологических особен-
ностей изделия выбирают шаг прихватки. Чем больше толщи-
на и общая жесткость деталей (особое внимание обращают на
жесткость и устойчивость свариваемых кромок), и чем меньше
зазоры между деталями, тем шаг прихватки должен быть боль-
ше. Обычно в крупногабаритных конструкциях для деталей из
Рис. 36. Прихватка и сварка деталей пистолетом для
ТЭС:
1— станина; 2 — упоры; 3 — нижний зажим; 4 — оправка;
5 — верхний зажим; 6 — изделие; 7 — электрод; 8 — пневмо-
камера; 9 — рейка; 10 — штурвал; 11 — обратный стопор;
12 — кронштейн
110
листов толщиной 0,5—4 мм при сварке плавлением шаг при-
хватки 30—60 мм; при точечной контактной сварке 50—
150 мм.
При прихватке очень важно соблюдать заданные технические
условия на сборку изделия. Поэтому в каждом конкретном слу-
чае необходим тщательный анализ поведения конструкции при
выполнении этой операции, в связи с чем выбирают соответст-
вующий порядок выполнения прихваток, последовательность и
направление их постановки, интервал между ними и места их
расположения, что обязательно должно быть отмечено в техно-
логической документации. Прихватку точечной сваркой в зави-
симости от габаритов изделия и используемых приспособлений
можно выполнять в различных вариантах. Детали мелких из-
делий при наличии легких переносных приспособлений прихва-
тываются сразу на стационарных точечных машинах. Крупно-
габаритные изделия, когда имеется возможность двухсторонне-
го подхода к местам соединений, собирают в стационарных сбо-
рочных приспособлениях, а для прихватки используются подвес-
ные машины или клещи. Однако при изготовлении изделий из
легких сплавов этот способ применять нецелесообразно из-за
большой массы подвесных машин. В изделиях, не имеющих
двустороннего подхода к местам соединений, прихватку в при-
способлении производят сварочными пистолетами (рис. 36).
Режимы прихватки перед точечной сваркой совпадают с
режимами самой сварки, перед шовной сваркой сварочный ток
уменьшается на 15—20%.
В некоторых случаях для устранения образующихся после
прихватки короблений и восстановления заданных зазоров и
размеров изделия используют правку.
СВАРКА
Сварка и пайка являются основными операциями технологи-
ческого процесса производства сварных и паяных конструкций.
Качество их выполнения во многом определяет надежность и ра-
ботоспособность изделий, поэтому разработка технологии вы-
полнения этих операций является основным моментом проекти-
рования всего технологического процесса.
Выбор способа сварки определяется установленными техни-
ческими требованиями на изготовление изделия, его конструк-
тивными особенностями, типом материала, видом производства
и производительностью сварочного процесса. Свойства и каче-
ство получаемых соединений формируются в зависимости от
множества различных факторов, которые необходимо учитывать
в период проектирования (рис. 37).
Процесс сварки представляет собой сложный комплекс фи-
зико-химических превращений, протекающих при быстро изменя-
ющейся высокой температуре и кратковременном воздействии
111
Рир. 37. Факторы, влияющие на свойства соединений при сварке плавлением [42]
112
реагирующих фаз с развитой поверхностью контакта. От на-
правления и полноты этих превращений в значительной степени
зависят состав, структура и свойства металла швов, наличие
или отсутствие дефектов, надежность и работоспособность всей
конструкции. Поэтому задача инженера-сварщика — разрабо-
тать наиболее эффективную технологию исходя из строго на-
учных позиций, выбрать оптимальные параметры режимов, сва-
рочные материалы и другие условия, обеспечивающие протека-
ние этих процессов в нужном направлении. Эмпирический под-
ход к решению этих вопросов не всегда дает желаемые резуль-
таты. Чтобы грамотно и эффективно управлять процессами, не-
обходимо глубоко изучать их физико-химическую сущность и
правильно применять эти знания в конкретных условиях. Перед
сварщиками ставятся все новые задачи по разработке совершен-
ной технологии сварки широко применяемых и новых материа-
лов, что требует в одних случаях модернизации существующего
оборудования и технологии, а в других — разработки новых, бо-
лее совершенных методов сварки. В настоящее время в свароч-
ном производстве используются более 130 различных способов;
сварки. Однако можно выделить ряд направлений, по которым
решаются вопросы современной сварочной технологии, возника-
ющие при изготовлении ответственных конструкций.
1.	Широкое применение процессов с использованием более
концентрированных источников нагрева, позволяющих осуществ-
лять интенсивное проплавление свариваемого материала при
повышенных скоростях сварки и с меньшей погонной энергией,,
например, автоматической дуговой сварки тонким плавящимся
электродом с большой плотностью сварочного тока (400—
700 А/мм2), сварки сжатой дугой, выделенной дуговой плаз-
мой, электронно-лучевой свар-
ки, сварки световым лучом.
Причем уменьшение погонной
энергии производится за счет
увеличения скорости сварки
при одновременном увеличе-
нии эффективной тепловой
мощности источников нагрева.
В табл. 21 приведены зна-
чения плотности энергии раз-
личных источников в пятне
нагрева. Применение более
концентрированных источни-
ков, помимо увеличения ско-
рости сварки, позволяет
уменьшить область разогрева
в зоне сварного соединения,
уменьшить сечение швов, сни-
зить деформации конструкций.
Таблица 21
Плотность энергии различных
источников в пятне нагрева
	J3	G1
	1Я площа ва, см2	1Я плот- ин, Вт/с
Источник нагрева	Минимальна пятна нагре	Минимальна ность энерг!
Ацетилено-кислородное пламя	IO”2	5-Ю4
Сварочная дуга	10-4	Ы05
Электронный луч	10~7	5-Ю8
Световой луч оптиче- ского квантового гене- ратора	10-7	5-Ю8
113
2.	Обеспечение тщательной защиты зоны сварки от воздейст-
вия окружающей атмосферы. Для этой цели используют новые
защитные среды и вакуум, разрабатывают более совершенные
устройства и схемы построения местной защиты, применяют
общие камеры с контролируемыми защитными средами, исполь-
зуют высокоэффективные флюсы и покрытия. При этом обес-
печивается высокая чистота металла швов и сохраняется ис-
.ходная степень его легирования.
3.	Воздействие на характер теплового процесса и создание
более благоприятных тепловых условий в сварном соединении
в процессе нагрева и охлаждения при сварке. Для этого ис-
пользуют механическое или магнитное колебание дуги, пучка
электронов, использование импульсных источников питания, ре-
гулируемого охлаждения сварного соединения и т. п. Таким об-
разом удается воздействовать на характер кристаллизации ме-
талла швов и процессы, протекающие в околошовной зоне.
4.	Повышение уровня комплексной механизации и автома-
тизации технологических процессов. Это позволяет обеспечивать
^высокий уровень и стабильность качества сварки.
В последние . годы во всех отраслях машиностроения на-
блюдается неуклонная тенденция увеличения в общем объеме
•сварочных работ доли автоматизированных методов (автома-
тической дуговой сварки в газах, под флюсом, точечной, роли-
ковой контактной и др.). Применение автоматизированных
методов сварки взамен ручной или полуавтоматической позво-
ляет получать сварные соединения прочностью 80—100% по
сравнению с прочностью основного металла, а массу сварной
^конструкции снизить на 30—50%, что особенно важно в произ-
водстве конструкций летательных аппаратов и других машин,
тде масса играет большую роль, а в ряде случаев и решаю-
щую роль. Вместе с тем использование автоматической сварки
позволяет значительно повышать долговечность и эксплуата-
ционную надежность конструкций вследствие стабильности ка-
чества сварных соединений.
Поэтому сварные соединения нужно выполнять автоматизи-
рованными методами сварки, а в ряде случаев только ими
независимо от характера и масштаба производства. Примене-
ние таких методов способствует созданию современных прин-
ципиально новых конструкций самолетов, ракет, двигателей и
агрегатов и коренным образом изменяет технологию произ-
водства.
Из многообразия имеющихся способов сварки в машино-
строении находят широкое применение автоматическая дуговая
сварка в защитных газах, сварка под слоем флюса, контактная
точечная и роликовая сварка. Каждый из этих методов имеет
область наиболее рационального использования в зависимости
от конфигурации и типа соединения, материала и т. п.
Сварку в среде защитных газов широко применяют при
114
изготовлении конструкций из углеродистых, легированных, кор-
розионно-стойких и теплостойких, жаропрочных сталей, алюми-
ниевых, магниевых, титановых, медных и никелевых сплавов,,
активных тугоплавких и других металлов с толщиной мате-
риала от десятков микрон до десятков миллиметров. При этом
в зависимости от толщины свариваемого металла используют-
сварку вольфрамовым электродом с присадкой и без присадки
или сварку плавящимся электродом. Защитными газами слу-
жат аргон, гелий, углекислый газ, водород, азот и их смеси.
Для более толстого материала применение находят авто-
матическая дуговая сварка под флюсом и электрошлаковая
сварка. Широко применяют и контактные методы точечной и
шовной сварки.
Для выполнения автоматизированных сварочных работ оте-
чественной промышленностью выпускается широкая номенкла-
тура специального оборудования: автоматические сварочные
головки, сварочные машины, источники питания и т. п. Поэтому
автор считает возможным не излагать в данном случае описание
хорошо известных способов сварки, стандартного сварочного
оборудования и широкоприменяемых режимов, а остановиться
на некоторых специальных вопросах сварочного производства,
связанных с большими трудностями и представляющих наибо-
лее значительный интерес (сварка высокопрочных сталей, тонко-
стенных элементов, химически активных металлов и сплавов,
использование новых сварочных процессов).
Сварка высокопрочных сталей. Изготовление сварных узлов-
из высокопрочных сталей является одним из наиболее сложных
вопросов сварочного производства. Для конструкций из высоко-
прочных сталей характерным является высокий уровень эксплуа-
тационных напряжений, в то же время они весьма чувстви-
тельны к различного типа концентраторам напряжений. Возник-
новение разрушений возможно от небольших по размерам
дефектов металлургического, сварочного или механического про-
исхождения: непроваров, трещин, несплошностей, включений,
подрезов швов, царапин и т. п. Это делает их весьма чувстви-
тельными к технологическим условиям. Поэтому технология
требует высокого качества отработки и культуры выполнения.
Для таких изделий наиболее целесообразно использовать-
автоматизированные методы сварки. Для конструкций из мате-
риалов небольшой толщины (=<4 мм) наиболее часто приме-
няют дуговую сварку в среде аргона неплавящимся вольфра-
мовым электродом. Преимущественное распространение при этом
получила технология однопроходной сварки на медной подкладке
с подачей в зону дуги присадочной проволоки, близкой по
составу к основному металлу. Однако эта технология имеет
ряд серьезных недостатков и во многих случаях не обеспечивает
получения сварных соединений требуемого качества. Лучшие
результаты получают при двусторонней сварке неплавящимся
115
Таблица 22
Режимы двухслойной односторонней и двусторонней аргонодуговой сварки стали
ЗОХСНВФА
Вид сварки	Толщина металла, мм	Свароч- ный ток, А	Напря- жение дуги, В	Скорость сварки, м/ч	Диаметр присадоч- ной про- волоки, мм
Односторонняя двухслойная	1,5	120/100	9/8	20/20	-/1,2
	2,2	120/110 160/200	9/8 10/10	11/12 8/12	—/1,4 2/2
Двусторонняя	1,5	90	8	24	—
	2,2	100	8	20	—
	4	240	10	12	—
Продолжение табл. 22
Вид сварки	Скорость подачи, м/ч	Расход аргона, л/мин	Частота колебаний электрода, с-1	Амплитуда колебаний, мм
Односторонняя двухслойная	—/20	8/8	—/4—6	—/2—2,5
	-/12 12/28	8/8 10/10	—/4—6 -/-	—/2—2,5 -/-
Двусторонняя	—	8	—	—
	—	8	—	—
	— •	10	—	—
Примечание. В числителе данные для первого слоя, в знаменателе —
для второго.
116
электродом без присадочной проволоки, но и при этом часто
не обеспечивается необходимая стойкость сварных соединений
против образования трещин. Кроме того, ее недостатком яв-
ляется повышенная трудоемкость процесса, и не всегда кон-
струкция изделия дает возможность применить двухстороннюю
сварку.
В последнее время для материалов такой толщины рекомен-
дуют применять двухслойную одностороннюю аргонодуговую
сварку (табл. 22) с выполнением шва за два прохода (рис. 38).
Рис. 39. Утолщение свариваемых кро
мок при сварке высокопрочных сталей
Рис. 38. Схема односторонней
сварки в два прохода
Первый слой сваривается без присадки, а второй с присадкой,
он более широкий, чем первый [23]. Для получения более широ-
кого второго слоя сварку производят с колебаниями электрода,
при этом второй слой полностью перекрывает первый, а глу-
бина его провара не превышает 60—70% от толщины свари-
ваемых листов. Для обеспечения такой формы провара слоя
вольфрамовый электрод при сварке перемещают поперек шва
с определенной частотой и амплитудой.
При этом способе уменьшаются деформации и перегрев
сварного соединения, получается благоприятная кристаллизация
металла швов, улучшаются механические свойства соединений:
возрастают пластичность, сопротивление развитию трещины и
конструктивная прочность.
Для увеличения проплавляющей способности дуги при ар-
гоно-дуговой сварке сталей применяются активирующие флюсы,
например, ФС-71, наносимые на поверхности кромок тонким
слоем (0,1—0,2 мм). Применение активирующего флюса уве-
личивает глубину проплавления в 1,5—2 раза, производитель-
ность сварки и обеспечивает высокое качество соединений [43].
Детали из материала большей толщины рационально свари-
вать под слоем флюса. При этом рекомендуется использовать
низкокремнистый низкомарганцовистый плавленный флюс АН-15
или АН-15М. и проволоку, близкую по составу основному ме-
таллу. Так, при сварке толстостенных труб из стали ЗОХГСНА
получаемые сварные соединения имеют высокую прочность и
хорошую ударную вязкость. Сварные соединения обладают вы-
сокой стойкостью против кристаллизационных и закалочных
трещин в шве и околошовной зоне, в связи с чем отпадает не-
обходимость в предварительном подогреве [43]. После изо-
термической закалки и отпуска прочность сварных соединений
117
Рис. 40. Распределение твердо-
сти в соединении стали
25ХСНВФА толщиной 6 мм
после автоматической сварки
под флюсом:
1 — без подогрева; 2, 3 — с индук-
ционным подогревом
1300 МПа и ударная вязкость
^600 кДж/м2. В зависимости от
толщины свариваемого металла
сварку можно выполнять в не-
сколько слоев. Для получения рав-
нопрочного сварного соединения
свариваемые кромки несколько-
утолщают (рис. 39).
Основная трудность при сварке
высокопрочных конструкционных:
сталей заключается в повышенной
восприимчивости их к закалке,,
что приводит к резкому повыше-
нию твердости металла в около-
шовной зоне. Это особенно опасно>
в соединениях, выполняемых свар-
кой плавлением (рис. 40).
В процессе формирования шва
происходит интенсивный нагрев;
околошовной зоны до высоких тем-
ператур. Последующее охлаждение
приводит в процессе распада
у-твердого раствора к возник-
новению в этой зоне струк-
туры крупноигольчатого мартен-
сита, характеризующегося высокой твердостью и хруп-
костью, а также значительных остаточных напряжений. Это
повышает склонность сварного соединения к образованию тре-
щин и приводит к деформации изделия, что в целом резко
снижает его работоспособность. С целью ослабления напряже-
ния и получения в районе шва более равновесных структур
при изготовлении сварных изделий используют соответствующие
технологические мероприятия, к числу которых относятся выбор
сварочных материалов и метода сварки, подогрев свариваемых
кромок, термическая обработка свариваемого материала.
В табл. 23 приведены механические свойства сварных со-
единений некоторых сталей и используемые при выполнении их
методы сварки, сварочные материалы и термическая обработка.
Для получения качественных соединений необходимо приме-
нять материалы и методы сварки, обеспечивающие однород-
ность металла шва с основным металлом по химическому со-
ставу и структуре. При этом очень важно предупредить засо-
рение металла шва серой и фосфором, газами (О2, N2, Н2) и
шлаковыми включениями, а также обеспечить получение мелко-
кристаллической первичной структуры металла шва. Однако
в некоторых случаях при повышенном содержании углерода и
легирующих элементов наблюдается пониженная стойкость ме-
талла шва к кристаллизационным трещинам. В этом случае
118
«о
Таблиц Зависимость механических свойств* металла шйа от материалов, применяемых для сварки конструкционных сталей, и вида термообработки сварного соединения	ан, кДж/м1	500	600	009	009	о о	009
	б, %	18	18	18	1	I	1
	ст„, МПа В	о о 00	800	о о 00	1000	1000	1000
	Марка электродной проволоки, покрытия или флюса	Св-28ХА, ВИ9-6	Св-18МА, АН-15	Св-ЮГСМ	Св-18ХМА, ВиЮ-6, НИАТ-ЗМ		Св-18ХМА, АН-348А	АН-15
	Способ сварки	Покрытыми электродами	Под флюсом	В углекислом газе	Покрытыми электродами	Под флюсом	
	Т ермообработка	Закалка и высокий от- пуск на ов=900 МПа			То же, на ов= 1300 МПа		
	Марка стали	25ХГСА			ЗОХГСА		
119
ем							
s							
й	о	о	о	о	со	о	О’
м.	О	о	о	о	о	о	о
	со	см	со	со	со	см	ОХ
						W»M	
я							
							
«ч©							
	1		1	со	со		о
Ю				w-Ц	мМ		см
			о	о			
			о	о			
с			ю	сч			
	о	о	мМ	мМ	О	о	о
	о	ю			о	ю	о
						ш	СО
Я			О	о	мМ		
			о	о			
			о				
			"М	мМ			
						со	см
к л < о*		со	со	ю		ВИ12-	АН-2
о М Я bSs		о Я	о мМ К	Ё		со*	н
£ -1	СО	m	CQ	<	ю	£	г
					W-1	мМ	оз
>ка э ОЛОК или	,Ви9	< £	МА,	< £	АН-	IH6	Е о см
S7®	00	X	X	X			X
«1	о	оо	оо мм	оо мМ		X Tf	00 о
	Св-	Св-	Св- 1	Св-	Tf X о	о и О	CQ О
	Я		Я			S	
	S		2 03 §			S га	
3 м Си СО И	Ом и о		О. н и о Ч			о. н и о ч	
о			СП			СП	
хо			Я	2 о		я	2 о
	2		S	о		S	о
о	3		3	2		ш	2
и	н S		н	фл		н 3	фл
	сх		О-			о.	
	Я		и	«=С		£	«Ч
	О		о	О		Б	О
	с		с	Е		Е	Е
			А				
			я				
			Д	— мч	д				
СО	Я		я Е			Ч	
S4 Ь	н		о			S н	
О	о					о	
хо	ю		3 °			\0	
СО	со		га 2°			Д	
О, О О о g	О- ко о о		2 ®2° и g •!•			. ex- 's о	
Он	S		>>о			S	
ф	сх		га С о			си	
ь	<0		и н со			о	
	ь		ч о —			н	
	со		и « 11			03	
	о		га я д			о	
	и		СО И о			ИЗ	
стали	< о		< Ж О				
с« CU	X о		X				
со	00		о				
S			со				
120
используется присадка, позволяющая получить металл шва,
устойчивый к горячим трещинам, а высокие механические харак-
теристики соединения достигаются путем увеличения толщины
•основного металла в околошовной зоне.
Для термической обработки небольших изделий производят
общий нагрев в печах или местный нагрев с помощью газовых
горелок, индукторов и т. п. При этом необходимо учитывать,
что термическую обработку соединений этих деталей нужно вести
в период от момента окончания сварки до момента возникно-
вения холодных трещин в околошовной зоне. В одних случаях
это время может составлять несколько часов, в других несколько
минут. Вероятность образования трещин тем больше, чем больше
•содержание в стали углерода и легирующих элементов, повы-
шающих восприимчивость стали к закалке, чем больше толщина
металла и жесткость закрепления соединяемых элементов. Свое-
временная термическая обработка соединений может полностью
устранить опасность образования трещин. В некоторых случаях
это достигают наложением на основной шов дополнительного,
так называемого отжигающего слоя, особенно эффективного при
•сварке толстого металла.
Избежать появления трещин в сварных соединениях можно
при использовании предварительного или сопутствующего подо-
грева свариваемых кромок, рекомендуется подогрев до 200—
300° С и использование режимов сварки с низкими значениями
погонной энергии. Часто подогрев и до 150—200° С дает вполне
удовлетворительные результаты. Для подогрева, особенно не
толстого материала, используют газовые горелки, а также ин-
дукторы, питающиеся электрическим током промышленной
частоты.
С целью образования в районе шва более равновесных
структур с относительно малым количеством мартенсита и сни-
жения твердости предложена сварка высокопрочных сталей по
измененному термическому циклу. При этом вводится второй
источник тепла в виде газового пламени небольшой мощности
или индукционного нагрева, располагаемый на определенном
расстоянии за сварочной дугой и перемещающийся относи-
тельно изделия со скоростью сварки. Это позволяет увеличить
время пребывания каждого элементарного объема металла
околошовной зоны в диапазоне температур превращения, что,
Рис. 41. Схема установки для ав-
томатической сварки с индукцион-
ным сопутствующим подогревом
сварных швов:
/ — деталь; 2 — индуктор; 3 — транс-
форматор; 4 — сварочный автомат; 5—
прижимное приспособление
121
в свою очередь, приводит к заметному повышению структурной
однородности сварного соединения и его конструктивной проч-
ности [22]. Сопутствующий индукционный подогрев сварного-
шва является более эффективным, так как позволяет в широких
пределах и с большой точностью регулировать параметры тер-
мического цикла (рис. 41). Этот способ применим и при сварке
под флюсом.
Из приведенных в табл. 24 данных видно, что сопутствующий
подогрев позволяет повысить пластичность сварного соединения’
без заметного снижения его прочности.
Таблица 24
Механические свойства сварных соединений сталей ЗОХГСА и 25ХСНВФА,
сваренных в СО2 с применением сопутствующего подогрева
Сталь	Толщина, мм	Проволока	Источник сопутствующей го подогрева	Парамет- ры подо- грева		а„, МПа 0	ан, кДж/м’
				Минимальная температура, °C	Максимальная температура, °C		
ЗОХГСА	2	18ХМА	Газовая горелка	300	600	—	500
				—	—		250
25ХСНВФА	2,5	Св-08Г2С	—	—	—	1170—1210	340—420
						1190	350
			Индук- ционный нагрев	350	600	1160—1190	540—600
						1180	560
С целью улучшения качества соединений из конструкцион-
ных сталей, выполняемых контактной сваркой, сварочный ток и
длительность импульса изменяют по специальным графикам,,
что позволяет совместить в одной операции сварку и термо-
обработку полученного соединения. Сварку с последующим от-
пуском или нормализацией ведут по графику, по которому за
импульсом сварочного тока с некоторым интервалом следует
подогревающий импульс для отпуска металла (рис. 42). Это
позволяет избежать возникновения хрупких зон в металле со-
единений при сварке сталей, упрочняющихся закалкой. Интер-
вал между импульсами должен быть достаточным для охлаж-
122
Рис. 42. Температурный график режима сварки с
последующей термообработкой
дения нагретого металла ниже температуры начала мартенсит-
ного превращения. Величина тока при втором импульсе должна
быть меньше, чем при сварочном импульсе, настолько, чтобы
повторный нагрев не вызывал перекристаллизации стали. По-
добные режимы позволяют получить при сварке легированных
конструкционных сталей соединения, обладающие более высо-
кой прочностью и вязкостью, чем при обычных одноимпульсных
режимах сварки, а также избежать появления закалочных тре-
щин. В некоторых случаях для получения высококачественных
сварных соединений высокопрочных конструкционных сталей
при большой толщине деталей рекомендуются более сложные
режимы с предварительным подогревом, подогревом при за-
твердевании и последующим отпуском.
Сварка тонколистовых материалов. В сварных конструкциях
многих отраслей машиностроения широко применяют сварные
соединения тонколистовых деталей из алюминиевых сплавов,
легированных сталей, жаропрочных сплавов и др. Для этого
обычно используют различные методы автоматической дуговой
сварки в защитных газах.
Одной из задач получения качественных сварных соединений
материалов малой толщины является предотвращение возник-
новения прожога в швах при сварке, связанного с деформацией
кромок непосредственно в момент сварки (временные дефор-
мации) . При сварке тонколистовых материалов временные де-
формации обычно проявляются в депланации кромок — выходе
их из плоскости равновесия и подъеме над сварочной подклад-
ной на высоту h. Это зависит от многих факторов: теплофизи-
ческих свойств материала, характера теплового воздействия,
"толщины и жесткости свариваемых кромок, наличия зазоров
в стыке и схемы закрепления деталей. Исследование механизма
и динамики развития временных деформаций показали их
прямую зависимость от погонной энергии и параметров режима,
особенно скорости сварки [7]. В соответствии со скоростью
перемещения источника нагрева изменяется область металла,
участвующего в деформации. Схема на рис. 43 показывает ха-
рактер распределения максимальных температур Т и временных
деформаций h в области сварного соединения при сварке на
123
Рис. 43. Схема распределения
температур временных деформаций
в сварном соединении при разных
скоростях сварки
Рис. 44. Изменение высоты подъема
кромок в зависимости от скорости
сварки (• — временные деформации
кромок; Л — общие деформации)
различных режимах. Ось х направлена вдоль оси шва, ось у
перпендикулярна ей.
При сварке на режиме с малой скоростью эта область на
схеме характеризуется отрезками xt и у\ и при большей ско-
рости — отрезками х2 и у2.
В соответствии с этим изменяются и деформации кромок
ЛХ1, и hy2. Увеличение скорости сварки приводит к
уменьшению временных деформаций. Это подтверждается дан-
ными, полученными при аргонодуговой сварке вольфрамовым
электродом латуни Л68 толщиной 1,5 мм (рис. 44). При умень-
шении скорости сварки большая площадь металла в зоне дей-
ствия источника нагревается неравномерно, что сопровождается
депланацией кромок с перемещением их относительно плоскости
равновесия на значительную высоту. Ванна перегретого ме-
талла формируется на весу и удерживается от прожога лишь
силами поверхностного натяжения (рис. 45, а). Подъем кромок
над сварочной подкладкой сопровождается неблагоприятным
изменением теплового режима. Это проявляется в ухудшении
теплоотвода от ванны и увеличении ее размеров. Силы по-
верхностного натяжения уменьшаются, а масса расплавленного
металла возрастает. При нарушении равновесия происходит
прорыв ванны и образование прожога. Например, для латуни
толщиной 1 мм прожоги наиболее часто возникают при подъеме
кромок на высоту >0,5 мм в момент прохождения дуги.
Исходя из отмеченного, режимы сварки тонких материалов
обычно назначают по величине сварочного тока. С целью
уменьшения воздействия дуги на ванну ток выбирают мини-
мальным при условии получения сквозного проплавления кро-
мок. Однако это одновременно связано и с уменьшением ско-
рости сварки, следствием чего является возрастание временных
деформаций. С другой стороны, увеличение скорости сварки
124
Рис. 45. Расположение сварочной ванны при
разных условиях сварки (оСв2>исв1)
сопровождается сгущением изотерм
в области нагрева и уменьшением
области металла, участвующего
в деформации. Поэтому даже при
неизбежном увеличении сварочного
тока перемещение кромок умень-
шается, источник нагрева сме-
щается в область начала подъема
кромок, жидкая ванна не отры-
вается от подкладки на опасную
высоту и предохраняется ею от
прожога (рис. 45,6).
Следовательно, предотвращать
появление прожогов можно
назначением режимов сварки с учетом развития временных де-
формаций. При сварке тонколистового металла можно рекомен-
довать ведение процесса на форсированных режимах с высокими
скоростями. Скорость сварки нужно выбирать из условия пред-
охранения кромок от перемещения в момент сварки на высоту
более критической, что в конкретных условиях зависит от
теплофизических свойств, толщины и жесткости материала.
Так, применение при сварке листов из латуни Л90 толщиной
1 мм вместо обычно используемых режимов (скорость 18—
20 м/ч при сварочном токе 70—80 А) режимов со скоростью
37—40 м/ч при токе 130—140 А позволило практически исклю-
чить образование прожогов [7].
В зарубежной практике при сварке узлов авиационных дви-
гателей из тонких материалов широко применяется способ-
автоматической сварки в защитных газах плавящимся электро-
дом малого диаметра (0,4—0,8 мм) [6]. Этот метод характери-
зуется применением тока большой плотности (600—700 А/мм2),
что обеспечивает струйный перенос электродного металла в шов,
и высокой скоростью сварки (^100 м/ч), при этом скорость-
подачи сварочной проволоки ^2000 м/ч. Сварку выполняют
короткой дугой при напряжении дуги 20—25 В. Питание сва-
рочным током производится от источников с жесткой внешней,
характеристикой.
Этот способ обладает рядом преимуществ: в 3—4 раза повы-
шается производительность сварочного процесса; упругопласти-
ческие деформации свариваемых узлов незначительны; размеры
швов небольшие. Он может быть использован для сварки как
продольных, так и кольцевых швов в соединениях из различных
материалов.
125
Таблица 25
Режимы автоматической сварки тонким плавящимся электродом
Режим сварки
Металл
Состав
защитной среды
Коррозионно-стойкая	0,8	0,4	20	90—95	4	95	1980	90% Аг и
•сталь	1	0,4	22	95—100	4,5	95	2300	10% со2
	1,5	0,6	29	140—150	6	95	1400	—
	2	0,6	29	170—180	6	90				—
Жаропрочный	1	0,4	23	100	5	90	1900	Чистый Аг
сплав	1,5	0,6	23	р 40—145	6	95	1400	или 90% Аг и 10% СО2
В табл. 25 приведены режимы сварки коррозионно-стойкой
стали и жаропрочного сплава электродной проволокой того же
состава. При таком способе сварки особое внимание должно
уделяться равномерности подачи электродной проволоки, что
обеспечивается применением горелок небольшой длины и со-
ютвествующей конструкцией узла подачи, имеющего не менее
двух пар подающих роликов. Неравномерная подача проволоки
приводит к резким колебаниям процесса формирования свар-
ного шва, к появлению прожогов и непроваров.
Для изготовления изделий из материалов толщиной <0,6 мм
(рукавов, труб, обечаек, сильфонов и т. п.) обычно используют
сварку вольфрамовым электродом в аргоне без присадки. Сварку
рекомендуется вести при постоянном токе обратной полярности
-от источников с напряжением холостого хода 65—70 В и ин-
дуктивностью в сварочной цепи 0,1 Г.
Дуговая сварка конструкций из таких материалов имеет ряд
•особенностей по сравнению со сваркой материалов больших
толщин: 1) малый объем ванны, вследствие чего кристаллиза-
ция жидкого металла протекает с большой скоростью и фор-
мирование шва чувствительно к незначительным изменениям
теплоотвода из зоны сварки; 2) понижение стабильности горе-
ния дуги из-за применения токов небольшой величины; 3) по-
вышенное коробление свариваемых кромок из-за малой жест-
кости тонкостенных конструкций. Основной трудностью сварки
таких изделий является очень частое возникновение прожогов.
’Причинами их появления чаще всего служат неточность сборки
и коробление кромок при сварке, вызывающее местное увели-
126
чение зазоров и изменение теплоотвода. Велика роль качества*
выполненных заготовительных работ. В связи с этим к сбо-
рочно-сварочной оснастке предъявляют особые требования.
При сварке материалов малых толщин прижимные приспо-
собления должны обеспечивать: точную подгонку свариваемых
кромок и плотное равномерное по всей длине шва прижатие
к подкладке; снижение деформации кромок при сварке; точное-
перемещение дуги вдоль стыка и хороший обзор зоны сварки
на всем протяжении шва. Из применяемых в промышленности
прижимных приспособлений наиболее полно удовлетворяют пе-
речисленным требованиям пневмошланговые приспособления5
клавишного типа. В отличие от других они обеспечивают по-
стоянство прижимного усилия, дают хороший обзор зоны сварки-
и относительно просты в изготовлении и обслуживании. Для*
обеспечения необходимой точности сборки стыка плоскости кла-
виш прижимов, подкладку и стол приспособления рекомен-
дуется шлифовать. Удельное давление прижимов должно быть
не менее 0,2 МПа/см2.
Ниже приведены рекомендации по расположению прижимов:
в зависимости от толщины свариваемого металла.
Толщина свариваемого метал-
ла, мм .............. 0,3—0,4 0,5—0,6 0,8—1 1,5	2	3
Расстояние прижима от сты-
ка, мм .. . ......... 3	4—5 Г 6—8 8—10 10—12 15—30
Влияние временных деформаций листов на формирование
шва уменьшается при сварке с направленным прогибом, осу-
ществляемым специальным отгибом кромок или сборкой их под
углом друг к другу. Этот прием особенно эффективен при
сварке металлов с низким модулем упругости, например, при
сварке алюминиевых сплавов.
Материалы толщиной ^0,2 мм сваривают с отбортовкой,
кромок. Высокая стабильность формирования швов может быть
обеспечена фиксацией отбортованных кромок путем применения
двойного перегиба и предварительного оплавления вершин их
маломощным источником тепла. После чего производится окон-
чательная сварка соединения на рабочем режиме [38].
Для выполнения продольных швов на листах из материалов-
малой толщины может использоваться способ дуговой сварки
вольфрамовым электродом с непрерывным деформированием
свариваемых кромок [38]. В процессе сварки свариваемым кром-
кам с целью увеличения их жесткости сообщается местный:
прогиб в плоскости шва в сторону, противоположную сварочной
дуге (рис. 46), чем устраняется влияние местной потери устой-
чивости кромок на возникновение прожогов. При этом сварочная
горелка укрепляется неподвижно, а листы проталкиваются через;
щелеобразные направляющие, обеспечивающие прогиб и прижим
кромок к подкладке. Радиус кривизны 7? выбирают в зависи-
127
Рис. 46. Схема процесса сварки тон-
колистовых деталей с предваритель-
1 ным изгибом свариваемых кромоц:
/—свариваемые кромки; 2—щелевые на-
правляющие; 3 — сварочная горелка; 4 —
подающие валки
мости от типа материала, его толщины, состояния свариваемой
поверхности. Свариваемые кромки можно располагать с не-
большой нахлесткой (1,5—2 мм), которая полностью расплав-
ляется с образованием стыкового шва. Такой способ сварки
тонколистовых материалов позволяет исключить необходимость
применения сложных приспособлений и значительно снижает
требования к точности сборки.
Трудности сварки тонколистовых материалов в значительной
степени снижаются при применении сварки импульсной дугой.
Сущность способа заключается в том, что плавление металла
производится дугой, горящей периодически, т. е. отдельными
импульсами с определенными интервалами во времени. Сплош-
ной шов при этом получается путем расплавления отдельных
точек с заданным перекрытием их между собой. Изменение
характера температурного поля металла в зоне сварки по
сравнению с обычной аргоно-дуговой сваркой и ограниченность
размеров сварочной ванны размерами точки устраняют «про-
висание» шва и на 30—40% уменьшают коробление кромок.
Необходимым условием получения качественных швов при
сварке импульсной дугой является стабильное возбуждение
дуги с достаточно точной установкой продолжительности им-
пульса и паузы. С целью стабилизации горения дуги и иониза-
ции дугового промежутка в момент зажигания импульсной
дуги используется так называемая дежурная дуга, т. е. мало-
мощная дуга (0,8—2 А), постоянно поддерживаемая между
вольфрамовым электродом и изделием самостоятельным источ-
ником питания, на которую накладывается импульсная дуга.
Дежурная дуга стабилизирует катодное пятно на конце элек-
трода и обеспечивает необходимую термоэлектронную эмиссию
в электроде, которая постоянно поддерживает дуговой проме-
жуток в ионизированном состоянии, что, в свою очередь, устра-
няет блуждание импульсной дуги. Это обеспечивает постоян-
ство электрических параметров процесса и размеров точек.
Способ сварки, импульсной дугой имеет более широкий
диапазон регулирования теплового воздействия источника теп-
лоты на металл, чем обычная аргонодуговая сварка.
Регулируя ток, скорость, продолжительность импульса и
паузы, можно в широких пределах изменять размеры шва.
Сварку тонколистовой стали в приспособлениях клавишного
липа выполняют на медной подкладке с канавкой глубиной
128
0,15—0,2 мм и шириной 1,8—2 мм. С целью уменьшения короб-
ления кромок сварку импульсной дугой рекомендуется выпол-
нять на жестких режимах (табл. 26).
Таблица 26
Режимы сварки импульсной дугой стыковых соединений
Толщина металла, мм	Расстояние между прижимами, мм	Сварочный ток, А	Установочная длина дуги, мм	Продолжи- тельность импульса, с	Скорость сварки, м/ч
0,5	5—6	10—25	1—1,2	0,18—0,24	22—25
0,4	4—6	10—20	1,2	0,18—0,22	18—22
0,3	4—5	10—15	1,2	0,15—0,20	18—22
0,2	4—5	8—12	1,2	0,15—0,20	16—18
Примечание. Диаметр электрода 1 мм; продолжительность паузы 0,2с;
сила тока дежурной дуги 0,8—1,5 А; расход аргона 4—5 л/мин.
Клеесварные конструкции. При изготовлении ряда крупно-
габаритных конструкций из тонколистовых материалов широко
применяется их сборка из отдельных панелей. При этом боль-
шое число соединений выполняется с помощью клепки. Однако
соединение панелей клепкой, как отмечалось выше, имеет суще-
ственные недостатки. К их числу относятся также трудность
герметизации отсеков, невозможность получения гладкой по-
верхности аэродинамических обводов (особенно на панелях с
тонкой обшивкой), невысокая циклическая прочность конст-
рукций и высокая трудоемкость изготовления.
Важным новым технологическим процессом является точеч-
ная сварка с применением клея, позволяющая заменить клепку
и повысить производительность [35]. В последние годы клее-
сварные соединения, особенно из алюминиевых сплавов, широко
применяют в различных отраслях промышленности. Они обла-
дают высокой работоспособностью при различных нагрузках и
допускают возможность электрохимического пассивирования.
Клеесварные соединения можно выполнять двумя основными
способами. Один из них заключается в нанесении жидкого клея,
обладающего высокой жизнеспособностью, т. е. способностью
долго оставаться в незатвердевшем состоянии, на сопрягаемые
поверхности с последующей сваркой по его слою. При работе
по этому методу предъявляются повышенные требования как
к составу покрытия (клея, герметика), так и к технологиче-
скому процессу сварки.
Изготовление клеесварных конструкций вторым способом
позволяет разделить процессы сварки и нанесение клея. Сварку
выполняют по обычной технологии, а затем в зазор между сва-
риваемыми элементами вводят клей.
5 Зак. 362	1 29-
При нанесении клея за два прохода на обе кромки соеди-
нения внахлестку обеспечивается заполнение зазора на ширине
нахлестки (40—150 мм) однорядного и даже многорядного
точечного шва и при листах любой толщины. Шаг сварных точек
на проникновение клея в зазор не влияет. По этой технологии
можно собирать и прихватывать одновременно весь набор эле-
ментов жесткости на панели, тогда как сварка по слою клея
требует последовательного соединения каждого отдельного эле-
мента жесткости с обшивкой. Разделение процессов сварки и
нанесения клея дает возможность повысить уровень механиза-
ции и автоматизации каждого из них.
Для обеспечения высоких свойств клеесварных соединений
к клеям предъявляют весьма жесткие требования: отверждение
при незначительном удельном давлении, без выделения летучих
компонентов и с минимальной усадкой; высокая химическая
стойкость в электролитах при пассивировании, достаточная эла-
стичность и прочность при неравномерном отрыве. В наиболь-
шей степени этим требованиям отвечают клеи на основе эпок-
сидных и фуриловых смол. Так, в промышленности нашли при-
менение клеи ВК-32-ЭМ и ФЛ-4С, а также теплостойкий клей
ВК-1, свойства которого удовлетворяют требованиям к клее-
сварным конструкциям, работающим при температуре от —60°’
до +150° С. Клей ВК-1 обладает весьма высокой жизнеспособ-
ностью и хорошей текучестью, его можно применять как для
предварительного нанесения на свариваемые поверхности, так.
и для заливки зазоров нахлестки после сварки.
Адгезия клея в большой степени зависит от подготовки
поверхности. Перед сваркой поверхность подвергается травле-
нию, а затем механической зачистке. Сопрягаемые поверхности
обшивки и набора элементов жесткости обычно зачищают вра-
щающимися металлическими щетками по шаблону на 5—6 мм
больше ширины полки элемента набора. После нанесения клея-
сварные панели подвергают термообработке для горячего от-
верждения клея и анодируют. В отвержденном состоянии клей
образует герметичный слой, препятствующий проникновению
электролита в глубь шва при анодировании, цинковании и дру-
гих способах гальванической обработки соединений. В настоя-
щее время изготовляют панели с размерами 7000X1800 мм и
десятками тысяч сварных точек.
Применение клеесварных соединений рационально для кон-
струкций с толщиной элементов до 2 мм. При большей их
толщине эффективность применения клея в комбинированном
соединении резко снижается. Внедрение точечной электросварки
с применением клея вместо клепки позволяет уменьшить массу
конструкций, повысить прочность при статических и повторных
нагрузках и снизить трудоемкость изготовления, особенно гер*-
метичных соединений. Таким образом, этот процесс является
весьма прогрессивным, его все чаще используют при произг-
130
-водстве конструкций летательных аппаратов, вагонов и других
-изделиях.
Сварка химически активных тугоплавких металлов и сплавов.
Успешное освоение отечественной металлургической промышлен-
ностью производства Ti, Mo, Nb, Zr, Та и др. создало пред-
посылки для использования их в качестве конструкционных
материалов. Однако, как ранее отмечалось, эти материалы не
•только тугоплавки, но и обладают исключительно высокой
Рис. 47. Схема построения
защиты при дуговой сварке
в кольцевом газозащитном
потоке:
1 — кольцевой поток газ*; 2 —
внутренняя полость
Рис. 48. Схема сварочной горел-
ки с кольцевым соплом:
1 — съемное сопло; 2 — токоведу-
ющий наконечник
химической активностью, зависящей от температуры. При на-
гревании они взаимодействуют с атмосферными газами, загряз-
няются ими и становятся хрупкими. Поэтому при сварке тре-
буется тщательное предохранение металла шва и околошовной
зоны от взаимодействия с атмосферными газами.
Освоение в производстве новых конструкционных материа-
лов и создание технологии их сварки ставит перед сварщиками
необходимость постоянного совершенствования ранее сущест-
вовавших и разработку новых сварочных процессов.
Для соединения таких материалов в первую очередь исполь-
зуют дуговую сварку в среде инертных газов. Качество полу-
чаемых соединений во многом определяется характером защиты
расплавленного металла. В настоящее время распространена
•сварка с местной защитой в потоке газа, омывающего свароч-
ную дугу и расплавленную ванну. В отечественной и зарубежной
-литературе уделяется большое внимание вопросам совершен-
ствования этого процесса. Широко известны исследования по
выбору защитных сред, изучению защитных характеристик
5*	131
газовых потоков с определением их оптимальных параметров иг
использованием различных условий их формирования. Разра-
батываются новые схемы построения самой местной защитьь
с применением многослойных потоков, потоков, истекающих из--
щелевых сопел, с использованием в защитных целях паровой
фазы, образующейся при сварке (рис. 47). Защитный газ по-
дается через узкое щелевидное сопло таким образом, чтобы
внутренняя граница потока не касалась дуги и сварочной: ванны1
[8]. В зависимости от формы и размеров ванны выходные-
сечения сопел могут выполняться по замкнутому контуру круг-
лой (кольцевой), овальной, эквидистантной ванны или иной
формы, с вертикальным или наклонным расположением обра-
зующей. Зона сварки располагается во внутренней полости, за-
полняемой защитным газом и парами под избыточным дав-
лением, зависящим от газодинамической жесткости потока.
Предложенная схема позволяет использовать в защитных целях
паровую фазу и создавать иные условия существования дуги
и расплавленной ванны, чем при сварке в омывающем потоке.
При этом достигается высокое качество защиты, более рацио-
нальное использование защитных газов, улучшается формиро-
вание швов. На рис. 48 показана конструкция сварочной горелки
для сварки в кольцевом газозащитном потоке.
При аргонодуговой сварке химически активных металлов-
необходимо защищать не только расплавленную ванну, но и
металл шва и околошовной зоны, находящийся в твердом со-
стоянии, но нагретый до температур, при которых возможно-
взаимодействие с газами. С этой целью применяют специаль-
ные горелки с увеличенным диаметром сопел, сопла с удли-
ненными козырьками, специальные защитные приставки или
колпаки (рис. 49), например, при сварке деталей из титана.
Обратная сторона шва может быть защищена следующими"
способами: плотным поджатием кромок свариваемых деталей к.
Рис. 49. Приспособления для защиты шва при сварке
активных металлов:
a — сопло с удлиненным козырьком; б — сопло с защитной при-
ставкой; 1 — деталь; 2 — приставка; 3 — подвод аргона к пристав-
ке; 4 — сопло; 5 — сетка
132
Рис. 50. Мягкая камера для сварки в атмос-
фере инертных газов:
1 — камера; 2 — основание
подкладке; подачей инертного газа
в специальную подкладку с отвер-
стиями; подачей инертного газа
внутрь свариваемого изделия.
Специальные приспособления, обес-
печивающие защиту расплавленной
сварочной ванны и обратной сто-
роны шва инертным газом, приме-
няют для изделий простой конфигу-
рации, с продольными или коль-
цевыми швами значительной протяженности. Изделия сложной
конфигурации не всегда возможно достаточно надежно защи-
тить с помощью приспособлений. В этих случаях целесообразно
производить сварку в специальных камерах с контролируемой
атмосферой.
В промышленности используют «мягкие» и «жесткие» ка-
меры.
Мягкая камера выполнена в виде чехла с конусной верхней
частью, через которую направленно выходят воздух и газы
при продувке (рис. 50). Чехол изготовлен из ткани и имеет
герметичные рукава для выполнения сварки внутри камеры и
смотровые окна. Внизу по периметру он герметично присоеди-
няется к каркасу, установленному на столе. Свариваемые де-
тали закладывают внутрь камеры и чехол плотно закрепляют
на рамке кожуха, после чего начинается продувка камеры ар-
гоном, подаваемым снизу. Поднимаясь кверху, он вытесняет
воздух. Время продувки камеры размером 1000X1000X800 мм
составляет около 2 ч, давление аргона до 0,1 ат. Сварка про-
изводится с использованием дополнительной местной защиты
подачей аргона в сварочную горелку. Сварка титановых спла-
вов в мягких камерах дала удовлетворительные результаты [2].
Более широко используют жесткие камеры, обеспечивающие
получение вакуума до 133-10~4 Па. После создания такого раз-
режения камера наполняется аргоном или гелием до атмосфер-
ного давления.
В настоящее время для автоматической сварки в контроли-
руемой атмосфере промышленностью выпускаются специальные
установки. Их используют для сварки прямолинейными и коль-
цевыми швами изделий из активных металлов плавящимся или
вольфрамовым электродами. Металл сварных швов, выполнен-
ных в такой камере, по механическим свойствам близок к основ-
ному металлу (табл. 27).
В некоторых случаях при сварке активных металлов воз-
можна местная защита с помощью микрокамер (рис. 51).
133
Таблица 27
Механические свойства сварных
соединений встык, полученных
без присадки в камере с аргоном
Материал (отожженный)	%• МПа	6, %
Сплав циркония с 15 %	480	25
Sn	510	15
То же с 2,5 % Nb	400	22
	440	20
Тантал	400	30
	410	25
Ниобий	300	10
	270	—
* Числитель — данные для ос-
новного металла, знаменатель — для
сварного соединения.
(АН-Т17А и др.) из фтористых
В микрокамере для преду-
преждения
инертный
ваться с
р остью,
полнение
значительным избыточным
давлением. Обратная сторона
шва защищается струей инерт-
ного газа, который подводится
к металлу шва через отверстия
технологической подкладки.
Размеры микрокамеры подби-
раются
инертным
нагрева
>400° С.
При
сплавов
с применением флюсов-паст
получают большую глубину
проплавления. Применение
флюсов-паст типа АН-ТА
и хлористых солей щелочных
подсоса воздуха
газ должен пода-
минимальной
обеспечивающей
камеры с
ско-
за-
не-
из расчета защиты
газом
до
всей зоны
температуры
титановых
сварке
погруженной дугой и
и щелочно-земельных металлов, наносимых тонким слоем на
свариваемые кромки, позволяет увеличить глубину проплавле-
ния, предотвратить появление газовой пористости и повысить
производительность. Сварка с такими флюсами дает возмож-
ность получать за один проход без разделки кромок соединения
из титана толщиной до 12 мм узкими швами на токах, в 2,5—
3 раза меньших по сравнению с обычной аргонодуговой сваркой
неплавящимся электродом. При этом снижаются и деформации
сварных конструкций [38].
В связи с высокой температурой плавления названных ме-
таллов и снижением пластичности их в результате рекри-
сталлизации целесообразно использовать источники нагрева с
Рис. 51. Микрокамера для создания местной защиты при сварке активных
материалов
134
высокой концентрацией тепловой энергии, обеспечивающие
расплавление свариваемого металла при минимальной зоне
термического влияния. Одним из наиболее перспективных мето-
дов является электронно-лучевая сварка, быстро развивающаяся
в последнее десятилетие. Сварка электронным лучом ведется
в камерах с разрежением 133-10~4—133-105 Па. Источником
питания служит высоковольтная выпрямительная установка
мощностью до 50 кВт. Анодом является свариваемая деталь,
а катодом — вольфрамовая нить или спираль, нагретая до тем-
пературы >2300° С. Потенциал между ними 10—140 кВ, а ток
от 10 мА до 1 А. Под действием высокого потенциала электроны,
излучаемые катодом, разгоняются до больших скоростей. При
ударе электронов о поверхность активного пятна на сваривае-
мой детали большая часть их кинетической энергии переходит
в тепловую и металл плавится. При этом возможно получение
швов с отношением глубины к ширине зоны проплавления, рав-
ным 10:1 и более. Размеры этой зоны можно регулировать,
изменяя электронный ток и напряжение, повторными преры-
ваниями луча и изменяя скорость его перемещения по изделию.
Для концентрации электронного потока в активном пятне его
сжимают с помощью электростатического или магнитного по-
лей. При сварке металла различной толщины фокусировкой
удается получать пятно нагрева площадью 0,1—20 мм2. Такой
диапазон фокусировки источника нагрева практически недости-
жим при обычных методах сварки. Тепловой поток на единицу
поверхности активного пятна при этом значительно превышает
удельный тепловой поток при дуговой сварке. Сочетание точно
регулируемого высококонцентрированного нагрева и высокого
вакуума позволяет успешно сваривать
металлы, а также детали малой тол-
щины.
Для сварки электронным лучом
используют специальные установки
(рис. 52). Внутри вакуумной каме-
ры 2 помещаются электронная пуш-
ка 6 и приспособление 3 для крепле-
ния и перемещения свариваемых
деталей 4. Около камеры распола-
гается привод 1. Электрооборудование
состоит из накального трансформа-
тора 9 и высоковольтного трансфор-
матора с выпрямительным устройст-
вом 7. Для фокусировки луча исполь-
зуют устройства 5 и 8. Вакуумная
система состоит из форвакуумного
насоса, высоковакуумного паромасля-
ного насоса и системы вентилей с за-
движками.	лучом
активные и тугоплавкие
Рис. 52. Схема установки
для сварки электронным
135
Недостатком установок, в которых производится сварка
одного изделия за одну откачку, является их низкая произ-
водительность. При работе на таких установках в общем цикле
их работы лишь 2—3% времени составляет сварочный цикл
[27]. В связи с этим актуальной задачей является разработка
специализированных автоматических установок, обеспечивающих
сварку нескольких однотипных изделий за один цикл вакууми-
рования камеры. В настоящее время в промышленности исполь-
зуют сварочные установки ЭЛУ-1 и ЭЛУ-2 и др.
Для сварки крупногабаритных изделий имеются установки
с большой вакуумной камерой, мощными откачивающими сред-
ствами, позволяющими получать рабочий вакуум за 30—35 мин
откачки. Например, установка У350 имеет рабочую камеру
диаметром 4000 мм и длиной 6500 мм с тремя электронными
пушками, что ускоряет процесс сварки изделий [39]. Скорость
сварки 10—100 м/ч. Загрузка и выгрузка изделия для удобства
осуществляется на выкатывающейся тележке. Перспективными
являются установки для электронно-лучевой сварки крупнога-
баритных изделий, имеющие камеры, герметизирующие изделие
только в местах сварки.
При соединении деталей из тугоплавких и химически актив-
ных металлов, из материалов с различными физическими свой-
ствами успешно применяется диффузионная сварка в вакууме,
основанная на взаимной диффузии элементов контактирующих
металлов. Соединение образуется в твердом состоянии без рас-
плавления контактирующих поверхностей и заметной деформа-
ции в зоне сварки. Сущность способа заключается в том, что
детали нагреваются в вакууме с остаточным давлением 133Х
Х10-3—133-10-6 Па до температуры, несколько превышающей
температуру рекристаллизации наиболее легкоплавкого из со-
единяемых материалов, с приложением небольшого давления
(1—20 МПа), способствующего увеличению площади контакта
поверхностей. Нагрев деталей и давление ускоряют процессы
взаимной диффузии на границе раздела деталей. Основным
условием получения качественного соединения является равно-
мерный нагрев деталей по всему сечению. На качество сварных
соединений оказывают влияние чистота обработки контактируе-
мых поверхностей и способы удаления поверхностных загряз-
нений. Отсутствие заметной пластической деформации в зоне
сварки позволяет получать соединения с высокой размерной
точностью, а незначительный нагрев почти не изменяет исход-
ных свойств и структуры металла.
Диффузионной сваркой в вакууме можно успешно соединять
детали, отличающиеся по габаритным размерам и массе. Свой-
ства соединения определяются только физико-механическими
свойствами и химическим составом соединяемых материалов.
Так как процесс происходит в вакууме, то при сварке химически
136
чистых металлов и специальных сплавов их состав и свойства
не изменяются.
В настоящее время выпускают целый ряд промышленных
установок для диффузионной сварки. Например, установка
СДВУ-50 имеет температуру нагрева до 1500° С, продолжитель-
ность сварки 6—18 мин в зависимости от состава и свойств,
свариваемых металлов. Нагрев производится токами высокой
частоты с помощью индуктора, соответствующего форме сва-
риваемых деталей. Нагревающее устройство питается от лам-
пового генератора ЛЗ-2-67. На установке можно сваривать
детали размером до 200X250X400 мм.
К числу преимуществ диффузионной сварки в вакууме отно-
сится отсутствие присадочных материалов и флюсов, отсутствие
окисления, возможность получения равнопрочного соединения
без заметного изменения физико-механических свойств свари-
ваемых металлов. Недостаток заключается в высокой трудо-
емкости процесса и большом вспомогательном времени.
В ряде случаев прочные соединения могут быть получены
с помощью ультразвуковой сварки, являющейся одним из новых
способов сварки давлением, при котором соединяемые элементы
свариваются под воздействием высокочастотных механических
колебаний и небольших сдавливающих усилий. В процессе
сварки колебания вызывают деформации сдвига, разрушающие
и устраняющие поверхностные пленки в местах контакта дета-
лей, а контактное усилие — интенсивное пластическое течение
металла, необходимое для образований соединения. Основное
преимущество этого способа — образование соединения в твер-
дом состоянии без существенного нагрева металла. Это откры-
вает большие перспективы для соединения металлов, обладаю-
щих высокой химической активностью или склонных к охруп-
чиванию в зоне термического влияния, разнородных материалов,
материалов, имеющих поверхностные покрытия, а также дета-
лей с малыми сечениями.
Ультразвуком сваривают внахлестку в точечном и шовном
вариантах детали малой толщины друг с другом или с деталями
большой толщины.
Прочность соединений, полученных ультразвуковой сваркой,
близка к прочности соединений, полученных контактной точеч-
ной сваркой (табл. 28).
Источником ультразвуковых колебаний обычно служит маг-
нитострикционный преобразователь с инструментом, который
одновременно является трансформатором амплитуд ультразву-
ковых колебаний. Преобразователь питается от специального
высокочастотного генератора, допускающего плавное изменение
частоты тока.
В существующем ультразвуковом сварочном оборудовании
колебания передаются в зону соединения по двум схемам: с по-
перечным волноводом или с боковым сваривающим выступом
137
Таблица 28
Прочность сварных точечных соединений при статическом срезе
Металл	Толщина, мм	Диаметр сварной точки, мм	Разрушающая нагрузка (МН) при сварке	
			ультразвуковой	контактной
Д16	1	4	1370—2180 1630	2100—2360 2230
Д 16-АТ	1,5	4—4,5	1600—1720 1700	2700—2900 2800
АМгЗ	0,8	3,5	910—1320 1080	1500—1600 1550
(рис. 53). Схема с боковым сваривающим выступом отличается
простотой расчета и изготовления акустического узла. Однако
на установках по такой схеме можно сваривать только мало-
габаритные изделия.
Рис. 53. Акустические узлы с попереч-
ным волноводом (а) и боковым вы-
ступом (б) для ультразвуковой свар-
ки:
1 — магнитостриктор; 2 — волновод; 3 —
боковой сваривающий выступ; 4 — элект-
род (Р — давление электрода)
Рис. 54. Установка УЗСА-4
для сварки крупногабарит-
ных изделий
В настоящее время в промышленности существует целый
ряд установок для ультразвуковой сварки, разработанных раз-
личными организациями, например, УЗСМ-1, УЗСМ-2, УЗТШ-1,
УТ-4 и др.
138
В настоящее время на таких установках можно сваривать
листы из алюминиевых сплавов толщиной до 1,5 мм, из леги-
рованных сталей и сплавов толщиной 0,1—0,5 мм. По данным
зарубежной литературы, на установках с поперечным волно-
водом удается сваривать листы из алюминиевых сплавов тол-
щиной до 3 мм, из жаропрочных сплавов толщиной до 0,75 мм.
Для точечной ультразвуковой сварки тонколистовых дета-
лей крупногабаритных изделий разработана установка УЗСА-4
(рис. 54), состоящая из поворотного стола 1 с приводом, ко-
лонны 3 с траверсой 4, сварочной головки с механизмом при-
жатия 2, преобразователем и пультом. Детали крепятся на
планшайбе и подводятся под сварочную головку, которая при-
жимается статической нагрузкой, после чего подается ультра-
звук. На установке возможна сварка деталей диаметром и вы-
сотой до 1200 мм.
Применение ультразвуковой сварки наиболее перспективно
при изготовлении деталей различных приборов, для приварки
вольфрамовых, танталовых, иридиевых нитей к медным дер-
жателям, контактов к пружинам и т. п.
Необходимость сваривать высокопрочные металлы и сплавы,
а также разнородные материалы заставила обратиться к новым
источникам энергии, одним из которых является энергия взрыва.
Сварку взрывом используют при изготовлении деталей из листов
й деталей замкнутой конфигурации (резервуаров, труб непра-
вильной формы и т. п.). Соединение листов выполняется по
двум схемам (рис. 55). Взрывной заряд располагают на наруж-
ной поверхности свариваемых листов через буферный материал
(резина, пластик) для предохранения поверхности от повреж-
дения.
Основными параметрами сварочного процесса являются сила
взрыва, определяемая видом и величиной взрывного заряда, и
угол наклона пластин (3. Подготовка поверхности деталей под
сварку взрывом включает зачистку и обезжиривание и не
требует какой-либо особой обработки. Простейшим случаем
является сварка однородных материалов. Большой интерес пред-
ставляет сочетание сварки взрывом со штамповкой. При этом
упрощается оборудование, снижается число операций в техно-
логическом процессе и наблюдается улучшение физических ха-
рактеристик металла, подвергнутого сварке и штамповке взры-
вом. Этот способ находит применение в отечественной и зару-
Рис. 55. Схемы расположе-
ния листов для сварки взры-
вом при одной движущейся
пластине (а) и обеих дви-
жущихся пластинах (б):
1 — буферный материал; 2 —
взрывной заряд; 3 — сваривае-
мые пластины; 4—матрица;
5 — детонатор
139
бежной практике. Например, фирмы National Northern и
Rocketdyne (США) применяют взрыв для сварки и формовки
деталей замкнутой конфигурации. Фирма Aerojet General ука-
зывает на возможность применения этого способа для сварки
труб в матрице. Удовлетворительные результаты получены при
сварке алюминия с алюминием, никелем, легированной сталью
и другими материалами.
Занимаясь изготовлением крупногабаритных конструкций
для ракет, фирма Rocket dyne сваривает взрывом медь с алю-
минием, никель с титаном, алюминий с цирконием. Так же
можно сваривать металлы с керамикой, металлокерамикой и
пластиками. Ведутся исследования по соединению молибдена,
бериллия, титана и других трудносвариваемых металлов и
сплавов.
Большие перспективы связаны с применением в сварочных
процессах сжатой дуги и дуговой плазмы в качестве источни-
ков нагрева.
В обычных условиях температура дуги между неплавящимся
вольфрамовым электродом и изделием в атмосфере защитного
газа 6000—10 000° С. Специальными приемами дугу сжимают
и не дают ей принимать естественный объем. Этим удается
значительно повысить температуру дуги. Это и положено в
основу нового процесса. Наиболее простым способом сжатия
дуги является пропускание ее через специальное сопло плазмен-
ной горелки с небольшим проходным сечением. Подаваемый
при этом внутрь горелки защитный газ, вытекая через сопло
с определенной скоростью, дополнительно сжимает столб дуги,
изолируя его от стенок. Дуга электрически может быть связан-
ной и не связанной с нагреваемым изделием.
В настоящее время в практике используют три основные
схемы процесса и плазменных горелок.
На рис. 56, а приведена схема горелки со стабилизированной
сжатой дугой прямого действия. В этом случае дуга горит
между вольфрамовым электродом, который служит катодом,
и изделием, подключенным к положительному полюсу источ-
ника питания. При соответствующем выборе параметров ре-
жима можно добиться получения температур в дуге 20 000° С
и выше. Горелки этого типа широко применяют для резки раз-
личных металлов и сплавов, особенно тех, которые не под-
даются кислородной резке: высоколегированных сталей и спла-
вов, цветных металлов и т. п. С целью повышения производи-
тельности в этом случае часто применяют, кроме защитного
газа, водород, вдуваемый в анодную часть дуги.
На рис. 56, б представлена разновидность процесса с исполь-
зованием косвенной дуги, горящей между вольфрамовым элек-
тродом — катодом и специальным водоохлаждаемым соплом
горелки — анодом. В этом случае защитный газ нагревается
дугой и в значительной мере ионизируется. Температура иони-
140
Рис. 56. Схемы плазменных горелок:
1 — электрод; 2— охлаждаемое сопло; 3 — дуговая плазма
1
в)
зированного потока, истекающего из сопла, может достигать
15 0000 С и более. Такая высокотемпературная струя может
<5ыть использована для различных целей. В практике процесс
ш горелки, выполненные по данной схеме, нашли наиболее
широкое применение при напылении тугоплавких металлов и
соединений (карбидов, окислов и т. п.).
На рис. 56, в показана горелка комбинированного типа,
у которой от одного вольфрамового электрода горят одновре-
менно две дуги — прямого и косвенного действия.
Для возбуждения дуги в плазменных горелках обычно ис-
пользуется высокочастотный разряд осциллятора и малоампер-
шая (15—30 А) вспомогательная дуга, зажигаемая между
электродом и соплом (рис. 57). Проведенные в отечественной
промышленности и за рубежом исследования показали, что
плазменный нагрев с успехом может быть применен для сварки
•самых различных материалов. В первую очередь для этого ис-
Рис. 57. Схема поста для сварки сжа-
той дугой:
J—деталь; 2 — источник питания дуги; 3—
балластный реостат; 4 — ограничивающее
сопротивление в цепи вспомогательной ду-
ги; 5 — дроссель; 6 — конденсатор; 7 —
осциллятор; 8— электрод; 9 — плазмооб-
разующий газ; 10 — рабочее сопло горелки;
11 — защитный газ; /2 — защитное сопло
141
пользуются горелки со стабилизированной сжатой дугой, но>
более мягкой, чем при резке.
Процесс сварки высокотемпературной сжатой дугой отли-
чается от обычной аргонодуговой сварки большей свободой
выбора параметров режима, расширяющей технологические воз-
можности процесса. Глубина и ширина проплава в этом случае-
зависят не только от электрических параметров режима, но-
и от диаметра сопла и расхода газа, изменением которых можно
воздействовать на формирование швов. Важным технологи-
ческим преимуществом такого процесса является весьма малая
чувствительность к изменениям длины дуги в широких пре-
делах, тогда как при аргонодуговой сварке нужно строго сле-
дить за ее постоянством.
Процесс используют для сварки металла различной толщины..
Так, сварку коррозионно-стойкой стали толщиной до 25 мм
можно выполнять за один проход без разделки кромок. В то-
же время успешно сваривают детали из той же стали толщиной
1 мм. При этом расход аргона составляет 0,3—0,5 л/мин, что
в 8—10 раз меньше, чем при аргонодуговой сварке вольфрамо-
вым электродом. Возможность получения малой глубины про-
плавления основного металла позволяет применять этот про-
цесс и с целью наплавки. Присадочный материал при этом
используют в виде проволоки или порошков различной грану-
ляции. Толщина получаемого слоя наплавки 0,25—6 мм за про-
ход. Производительность процесса до 6 кг наплавленного ме-
талла в час. Выбирая соответствующим образом режим на-
плавки, удается получить долю участия основного металла?
^10%. В зависимости от свойств материалов сварку и на-
плавку с использованием сжатой дуги можно вести как с мест-
ной, так и с общей защитой в специальных камерах. Исполь-
зование плазменного нагрева открывает новые взоможности для
значительного увеличения скоростей дуговой сварки и расши-
рения области ее применения.
ПАЙКА
В настоящее время пайка, так же как и сварка, является’
решающим технологическим процессом в производстве многих
изделий для машиностроения. Номенклатура паяемых узлов
исключительно многообразна. Большое разнообразие паяемых
материалов и требований, предъявляемых к паяным изделиям,
обусловили применение множества припоев с различной тем-
пературой плавления. В последние годы разработаны припои
и флюсы, обеспечивающие пайку современных высококачествен-
ных сплавов, содержащих хром, титан, алюминий и другие эле-
менты, затрудняющие процесс пайки. Пайка в различных усло-
виях требует применения специально отработанных для каждого
случая наиболее рациональных способов нагрева и технологиче-
142
«ских приемов ведения процесса. Все это явилось причиной раз-
вития многих способов и средств пайки, применяющихся в про-
мышленности: индукционного нагрева токами высокой промыш-
ленной частоты, в специальных печах с фасонными электрона-
гревателями, соляных ваннах с использованием вакуумных
установок и т. д.
По характеру нагрева все способы пайки разделяют на две
►большие группы. К первой относят способы пайки с местным
нагревом, при которых до требуемой температуры нагревается
-только участок изделия, прилегающий к месту соединения, ко
второй — способы пайки с общим нагревом, при которых до
заданной температуры нагревается все изделие.
Способ нагрева является основной технологической характе-
ристикой способов пайки и определяющим фактором техноло-
гического процесса.
Пайка с местным нагревом. Наиболее широко применяе-
мыми способами пайки с местным нагревом являются пайка
паяльниками, газовым пламенем, индукционная, электрокон-
-тактная. При пайке паяльником изделия нагреваются от нагре-
того твердого тела — наконечника паяльника. Основным усло-
вием выбора паяльника является достаточно быстрый прогрев
паяемых деталей до заданной температуры. В зависимости от
материала и типа изделия выбирают форму, размеры и массу
паяльника. Наибольшее распространение получили паяльники
-с непрерывным электрическим подогревом.
В настоящее время созданы различные конструкции паяль-
ников: с терморегулятором, с резервуаром для припоя, с меха-
низмом подачи и дозирования припоя, паяльники мгновенного
нагрева и др. Среди них особое место занимают паяльники,
предназначенные для бесфлюсовой пайки алюминиевых сплавов,
когда с помощью стальной щетки или скребка, вставленных в
наконечник паяльника, соскабливается окисная пленка с по-
верхности паяемого металла под слоем расплавленного припоя.
Более совершенен ультразвуковой паяльник, вызывающий кави-
тационное разрушение окисной пленки ультразвуковыми коле-
баниями с одновременным облуживанием паяемой поверх-
ности.
При пайке газовым пламенем изделие нагребается путем
непосредственного омывания его раскаленными газами. В зави-
симости от требуемой температуры и интенсивности нагрева
применяют те или иные смеси горючих газов с кислородом или
воздухом. В последнее время все более широкое применение
находят городской газ и пропан. В ряде случаев целесообразно
использовать газо-воздушную смесь, приготовленную централи-
зованно. Это повышает культуру производства.
Газовое пламя позволяет сравнительно быстро нагреть из-
делия различных форм и материалов, при этом пламя в неко-
торой степени защищает нагреваемый металл от окисления.
148
Однако полностью предотвратить окисление не удается. Поэтому
при пайке с нагревом газовым пламенем часто применяют
флюсы в виде порошка или пасты. В настоящее время разра-
ботаны газообразные флюсы, которые поступают непосредст-
венно в пламя. Нагрев газовым пламенем используют при пайке
как легкоплавкими, так и высокотемпературными припоями.
В различных областях производства широко применяют ин-
дукционную пайку с использованием токов высокой или про-
Рис. 58. Конструкции наружного цилиндрического (а), внутреннего
цилиндрического (б) и плоского (в) индукторов:
1 — индуктор; 2 — паяемые детали; 3 — припой
мышленной частоты. При индукционном нагреве детАль поме-
щается в магнитное поле индуктора, состоящего из одного или
нескольких витков проводника. Скорость, равномерность и мак-
симальная температура индукционного нагрева зависят от мно-
гих факторов. Основными из них являются форма, размеры и
материал соединяемых деталей, форма, размеры и число витков
индуктора, частота тока и мощность генератора.
Решающее значение для успешного применения индукцион-
ного нагрева при пайке имеет правильный выбор конструкции
индуктора и его расположение относительно нагреваемого из-
делия (рис. 58).
Индукционный нагрев может быть непрерывным и периоди-
ческим. В первом варианте под индуктором расположен непре-
рывно движущийся конвейер с деталями. Размер индуктора
и скорость перемещения конвейера подбирают таким образом,
чтобы детали нагревались до заданной температуры за время
прохождения под индуктором. Во втором случае применяется
пульсирующий конвейер или многопозиционный манипулятор.
Деталь или группа деталей нагреваются во время остановки
конвейера или манипулятора [15]. На практике чаще приме-
няется этот вариант.
Качество паяных соединений зависит не только от скорости
нагрева, но и от его максимальной температуры и продол-
жительности выдержки при ней. Поэтому для пайки важное
значение имеют стабильность этих параметров и их контроля.
Пайка с индукционным нагревом легко поддается механизации
144
4
Рис. 59. Автомат для индукционной пайки деталей в
вакууме:
1 — стол; 2 — стеклянный колпачок; 3 — индуктор; 4 — паяе-
мые узлы
(рис. 59). При механизированной пайке условия нагрева более
стабильны, а для контроля температуры нагрева используют
фотоэлектрические пирометры (например, ФП-3). Прменяют
также приборы, обеспечивающие точное время нагрева. В каче-
стве источников тока высокой частоты используют машинные
генераторы МГЗ-52 и МГЗ-102 мощностью 65 и 130 кВт и лам-
повые ЛГЗ-10, ЛГЗ-ЗО и ЛГЗ-60 мощностью 10, 30 и 60 kBt
соответственно. Частота машинных генераторов 2500 кГц, лам-
повых 250—400 кГц.
Пайка с электроконтактным нагревом осуществляется за
счет теплоты, выделяющейся при прохождении через детали
электрического тока. На практике используют различные схемы
ведения процесса в зависимости от типа паяемых изделий:
а) ток пропускают от одной детали к другой через место их
соединения; б) ток пропускают через одну из соединяемых
деталей, вторая деталь нагревается от первой детали, в) ток
пропускают через специальный нагревательный элемент, от
которого теплота передается контактирующим с ним паяемым
деталям.
При нагреве изделий по первому варианту ток обычно под-
водят непосредственно к месту соединения с помощью медных
или графитовых электродов (рис. 60, а, б). Такой способ принято
называть контактной пайкой с непосредственным нагревом.
Медные электроды чаще используют при пайке деталей с не-
большой поверхностью соединения. Для этого могут быть ис-
пользованы обычные машины для точечной сварки, а в неко-
торых случаях, для получения протяженных герметичных со-
единений, и машины для шовной сварки.
При пайке деталей с развитой площадью соединения или
отличающихся по толщине или физическим свойствам, более
целесообразен нагрев между графитовыми электродами. При
145
Рис. 60. Схемы контактной
пайки:
1 — металлические электроды; 2 —
паяемые детали; 3—припой; 4 —
графитовые вставки; 5 — контактные
колодки; 6 — прижим
этом детали нагреваются не только благодаря прохождению по
ним тока, но и за счет теплопередачи от разогревающихся гра-
фитовых элементов. В этом случае режимы нагрева более
мягкие. Нагрев по схеме, приведенной на рис. 60, в, носит на-
звание косвенного. Его применяют, когда соединяемые элементы
резко отличаются по размерам, в связи с чем трудно избежать
перегрева меньшей детали при непосредственном нагреве. При-
мером использования такого нагрева является припайка твер-
досплавных пластин к массивным резцедержателям. При со-
единении мелких тонкостенных изделий, нагрев которых за счет
теплоты, выделяющейся при прохождении тока через обе или
одну из них, осуществить трудно, применяется косвенный кон-
тактный нагрев (рис. 60, г). В качестве специального нагре-
вателя обычно используют графитовую пластину.
Высокая скорость нагрева и охлаждения деталей обуслов-
ливают малую степень их окисления. Однако в большинстве
случаев при контактной пайке применяют паяльные флюсы.
Возможна также контактная пайка в вакууме и в контроли-
руемой атмосфере.
Электроконтактный нагрев особенно широко применяется при
пайке монтажных соединений в электротехнической промыш-
ленности и приборостроении. В настоящее время создано боль-
шое число универсальных и специальных установок для кон-
тактной пайки различных изделий.
Пайка с общим нагревом. Пайка с общим нагревом осу-
ществляется погружением в жидкую среду, разогретую до
соответствующей температуры, в печах с определенной газовой
средой или в вакууме. Более широко применяется пайка в
электрических печах различного назначения и конструкций [14].
Для нее используют высокотемпературные припои: медь,
медные сплавы, серебряные, никелевые и др., а также легко-
плавкие припои. Нагрев в печах, в отличие от других способов,
обеспечивает равномерность нагрева, возможность точного ре-
146
гулирования и контроля температуры и времени выдержки,,
сравнительную легкость механизации и автоматизации процесса,,
высокую экономичность при условии непрерывной работы, воз-
можность получения паяных соединений стабильного качества.
Особенно экономически выгодно и технически целесообразно
применять нагрев в печах при массовой пайке мелких деталей
(в ряде случаев пайка совмещается с термической обработкой)
и при пайке изделий сложной формы с большим числом трудно-
доступных соединений.
Максимальный нагрев, обеспечиваемый печью, определяется
типом используемых нагревателей. В печах с температурой
нагрева до 1100° С обычно применяются металлические нагре-
вательные элементы из жаростойких и жаропрочных сплавов,
некоторые специальные сплавы обеспечивают возможность на-
грева до 1200° С. Достигнуть более высоких температур с по-
мощью таких нагревателей практически невозможно даже в
защитной атмосфере. Применение керамических (силитовых и
карборундовых) нагревателей обеспечивает нагрев до 1300° С.
Нагреватели из тугоплавких металлов (молибдена и вольф-
рама) позволяют получить нагрев до 1600—2500° С. Однако
при этом необходима защита нагревателя, так как указанные
материалы при нагреве на воздухе быстро окисляются и раз-
рушаются.
В последнее время для нагрева на воздухе до 1600° С при-
меняют нагреватели из дисилицида молибдена (MoSis). Раз-
работан также новый тип нагревателя, представляющий собой
молибденовый стержень, покрытый слоем дисилицида бора и
жаростойкой эмали и выдерживающий нагрев на воздухе до
1900° С в течение 15 ч [26].
Нагрев деталей в печах под пайку можно производить в
обычной воздушной и восстановительной атмосфере, в защитной
атмосфере инертного газа и вакууме. Нагрев в печах с воздуш-
ной атмосферой применяется в основном до невысоких тем-
ператур. Пайка в печах на воздухе при высоких температурах
приводит к сильному окислению изделий. Последующая очистка
их от окалины и остатков флюсов является весьма трудоем-
кой операцией. При пайке деталей из конструкционных сталей
и некоторых других материалов в восстановительной среде нет
необходимости применять флюсы, что значительно упрощает
технологию всего процесса. Поэтому пайка в восстановительной
среде является прогрессивным способом и широко применяется
в промышленности. Она дает соединения высокой прочности,
предохраняет соединяемые детали от окисления и обезуглеро-
живания, обеспечивает высокую производительность.
В качестве восстановительной атмосферы обычно применяют
чистый водород и газовые смеси, содержащие водород или
окись углерода. Восстановительные свойства таких газовых сме-
сей определяются концентрацией этих составляющих, а также
147
«степенью очистки от углекислого газа, кислорода и паров воды
(табл. 29).
Таблица 29
Характеристики восстановительных газовых сред
Среда	Состав, %				Точка росы, °C	Паяемый материал (1150°С)
	н2	n2	СО	со2		
Водород из баллона	100	—	—	—	—7.	Коррозионно - стой - кие стали
'Бодород из баллона после очистки и осушки Диссоциированный амми- •ак:	100				—60	Стали всех марок, жаропрочные сплавы
осушенный	75	25	—		—54	Стали углеро- дистые, легиро- ванные, корро- зионно-стойкие
после	частичного сжигания	7—20	80—93	•—	—	—40	Сталь низкоугле- родистая
'Светильный газ после частичного сжигания, осу- шенный	15—20	61—74	10—15	1,5—4	—40	Стали средне- и высокоуглеро- дистые, легиро- ванные
Водяной газ	45—55	5—8	35—40	5—7	—40	Сталь низко- углеродистая
Важнейшей характеристикой газовой среды, обусловливаю-
щей ее восстановительную способность, является содержание в
ней влаги. Содержание влаги характеризуется точкой росы, т. е.
температурой, при которой данная газовая среда оказывается
насыщенной водяным паром. Чем суше газ, тем ниже темпе-
ратура точки росы и тем более пригодна данная среда для
пайки. Пайка в газовых восстановительных средах произво-
дится в специальных печах с подачей рабочего газа непосред-
ственно в рабочее пространство. Подобные печи часто снабжают
конвейером для перемещения паяемых деталей. При отсутствии
таких печей пайка выполняется в специальных герметически
закрывающихся контейнерах с нагревом до заданной темпера-
туры в обычных печах. Контейнеры применяются также для
пайки металлов, покрытых пленкой трудновосстановимых окис-
.лов, так как в них легче избежать загрязнения газа воздухом
и влагой.
В настоящее время для пайки используются и восстанови-
тельные газовые среды, не содержащие водород. На некоторые
металлы восстановительное действие оказывают атмосферы,
448
содержащие хлор, фтор, фтористый водород и трехфтористый
бор. Эти компоненты газовой среды способны восстанавливать
окислы с образованием летучих продуктов. Например, трехфто-
ристый бор при 450° С реагирует с окисью алюминия:
2ВЕ, + А12О3 = 2AIF3f + В3О3;
В2О3 BF3 — B3O3F3f.
Трехфтористый бор часто используют как добавку к газовой
среде при пайке в атмосфере инертных газов, выполняющую
роль газообразного флюса. В этом случае трехфтористый бор
в смеси с защитным газом подается в контейнер в течение все-
го периода нагрева, выдержки при пайке и охлаждения до за-
данной температуры.
К числу прогрессивных способов пайки следует отнести пай-
ку в вакууме. Преимущества ее заключаются в простоте управ-
ления процессом, возможности получения высококачественных
соединений многих труднопаяемых металлов и сплавов, их
универсальности. Этот способ может обеспечивать достаточно
высокую скорость, особенно при пайке небольших изделий, и
безопасность процесса. В настоящее время создан ряд скорост-
ных вакуумных установок.
Ниже приведена продолжительность различных операций
пайки небольших партий малогабаритных деталей в вакууме
и в защитной атмосфере водорода.
Пайка в вакууме
Продолжи-
тельность, мин
Создание разрежения......................................... 5
Нагрев, пайка и охлаждение.............•..................  60
Снижение давления до атмосферного	и открытие печи.......... <5
Всего...................................................... 70
Пайка в защитной атмосфере водорода
Продувка печи инертным газом.................................. 90
Заполнение печи водородом..................................... 15
Нагрев, пайка и охлаждение.................................... 60
Продувка инертным газом и открытие печи......................  15
Всего.......................................................... 180
При цайке в вакууме резко снижается парциальное давле-
ние кислорода и других активных газов, что позволяет практи-
чески полностью избежать окисления основного металла и при-
поя, а в ряде случаев, вызвать разрушение имеющихся окислов.
К тому же следует учесть, что при пайке в вакууме высокотем-
пературными припоями имеет место испарение окислов из ос-
новного металла, что также способствует получению качествен-
ных паяных соединений. Следует избегать применения сплавов,
содержащих металлы с высокой упругостью пара (например,
149
кадмий, цинк), которые при высоких температурах будут ин-
тенсивно испаряться.
В зависимости от паяемых материалов создается вакуум с
различной степенью разрежения, для чего используется соот-
ветствующее вакуумное оборудование. Важную роль играет
правильный выбор вакуумных насосов. Для получения остаточ-
ных давлений 133(10"2—10"3) Па применяют форвакуумные
ротационные насосы различной производительности. Они отно-
сятся к категории механических насосов с вращающимся рото-
ром и масляным уплотнением. Такие насосы обычно работают
на масле марки ВМ-4 с достаточно низким давлением насы-
щенных паров (« 133-10"4 Па).
При пайке металлов и сплавов, на поверхности которых об-
разуются прочные окислы, нужно понижать остаточное давле-
ние до 133(10-4—10"5) Па. Это требует применения более слож-
ной аппаратуры, и в вакуумную систему последовательно с ро-
тационными дополнительно вводятся пароструйные диффузион-
ные насосы. Для таких насосов используют масла, обладающие
давлением насыщенных паров 133-10"6 Па, например, масло
марки Д-1А, широко применяемое в отечественной вакуумной
технике. Диффузионный насос к системе подключается через
специальный вакуумный затвор и составляет с ним единый ва-
куумный агрегат.
Механические насосы ВН-461М; РВН-20; ВН-2Г и вакуум-
ные агрегаты ВА-01-1 и ВА-05-1 используют для небольших ла-
бораторного типа или производственных установок.
Насосы типа ВН-1МГ и агрегаты ВА-5-4 и НА-8-4 находят
применение в крупных лабораторных и средних производствен-
ных установках. Для оборудования крупных производственных
установок с большим объемом откачки можно использовать
пароструйные высоковакуумные насосы типа Н-8Т со средней
скоростью откачки воздуха до 8 м3/с при давлении
133(10"5—2-10"4) Па. Для достаточно быстрой и экономичной
откачки необходимо правильно подобрать производительность
насосов и размеры трубопровода вакуумной системы.
Снижение парциального давления кислорода в окружающей
атмосфере достигается также при пайке в инертном газе, обыч-
но аргоне. Если сравнить по парциальному давлению кислорода
атмосферу аргона, содержащего 0,005% кислорода и вакуум,
то окажется, что соответствующее парциальное давление кисло-
рода в вакууме при остаточном давлении ^2-133-Ю-1 Па. Для
получения более чистой среды необходима дополнительная очи-
стка аргона от кислорода, азота, а также осушка от водяных
паров. Системы подачи и очистки аргона при пайке аналогичны
системам, применяющимся при сварке. Следует иметь в виду,
что часто, даже в тех случаях, когда пайка ведется в атмо-
сфере инертного газа, в рабочем пространстве перед заполне-
нием аргоном, предварительно создается вакуум. Это позволяет
150
во много раз сократить расход газа, так как полностью исклю-
чается операция продувки аргоном для удаления воздуха из
зоны пайки. В связи с этим все современные крупные установ-
ки для пайки в аргоне снабжаются вакуумными системами и
могут при необходимости использоваться для пайки в вакууме.
Такие печи и установки получили название вакуумно-компрес-
сионных.
Особенностью конструкции этих печей является «холодный»
водоохлаждаемый герметичный кожух, воспринимающий внеш-
нее давление при создании внутри печи вакуума и внутреннее
избыточное давление при впуске в печь аргона.
В настоящее время в промышленности используют специ-
альные установки такого типа, предназначенные для пайки из-
делий из высоколегированных сталей, жаропрочных и титано-
вых сплавов и др., имеющие герметические камеры с зонами
нагрева и охлаждения. Установки оборудованы механизмами
для вращения или продольного перемещения изделий внутри
камеры. Максимальная температура нагрева в них достигает
1200° С. Существуют также установки для пайки крупногаба-
ритных изделий.
Как и пайку в восстановительной среде, пайку в вакууме и
аргоне можно производить как в специальных печах, так и в
контейнерах. При пайке в контейнерах воздух удаляется непо-
средственно продувкой защитным газом или предварительным
вакуумированием. Расход защитного газа при продувке, а так-
же чистота получаемой атмосферы зависят от ряда обстоя-
тельств. При продувке необходимо правильно учитывать соот-
ношение плотностей защитного газа и воздуха, что особенно
важно при пайке изделий больших размеров и сложной формы.
Например, при продувке более тяжелым, чем воздух, аргоном
рационально вводить его в нижнюю часть очищаемого объема,
заставляя вытеснять воздух вверх. После вытеснения воздуха
в контейнере остается значительное количество адсорбирован-
ной и связанной влаги, являющейся активным окислителем.
Время и количество газа, требующееся для ее удаления, могут
быть значительно уменьшены при правильном сочетании про-
дувки и нагрева контейнера. Так, продувка контейнера при
комнатной температуре и последующий непрерывный нагрев
его в процессе пайки нерациональны. Более рациональным яв-
ляется ступенчатый нагрев с выдержкой при температуре не-
сколько 'ниже температуры начала заметного окисления
(<300° С) без продувки при комнатной температуре. Это суще-
ственно сокращает расход защитного газа и повышает качество
защиты, что особенно важно при пайке металлов повышенной
активности. Еще более высоких результатов достигают при
предварительном вакуумировании, однако это связано с повы-
шением стоимости установки и усложнением ее обслуживания.
Во многих случаях рационально использовать пайку с по-
151
гружением в соляную ванну, во флюсовую ванну, в расплавлен-
ный припой. Паяемые детали нагреваются расплавом ванны,,
нагретым до температуры пайки. При этом не только достига-
ется высокая скорость и равномерность нагрева, но и детали,
предохраняются от окисления.
Соляной ванной считается такая, в которой расплав ней-
трален по отношению к окислам, покрывающим металл, и к
самому металлу. Правильно приготовленный солевой расплав
полностью защищает металл от взаимодействия с окружающей,
атмосферой не только в процессе пайки, но и при охлаждении
благодаря наличию тонкой соляной корки на поверхности де-
талей при надлежащей предварительной подготовке деталей;,
это позволяет, например, паять коррозионно-стойкие стали без
флюсов.
Минимальная температура ванны должна не менее чем на
100° С превышать температуру плавления состава.
В некоторых случаях детали перед пайкой подогревают на
воздухе до 300—400° С с целью уменьшения охлаждения ванны
при погружении в нее деталей. Припой при пайке погружением,
в соляную или флюсовую ванну заранее укладывают в места
соединений в виде проволоки, фольги, порошка, пасты.
Узлы из активных материалов успешно паяют погружением
в соляные ванны в специальных тонкостенных контейнерах
(рис. 61). При этом достигаются быстрый, равномерный нагрев
изделий и высокое качество пайки.
Обычно применяют тигельные ванны с внешним электриче-
ским обогревом (для температур до 850° С) и электродные (для
температур до 1300° С).
Рис. 61. Схема групповой пайки в со-
ляных ваннах с погружением специ-
ального контейнера:
1 — трубки для газа; 2—крышка; 3 — пес-
чаный затвор; 4 —внутренний кожух; 5 —
наружный кожух
Рис. 62. Схема пайки волной
припоя:
1 — ванна с припоем; 2 — паяемая
деталь; 3 — крыльчатка; 4 — сопло»
152
Тигли для пайки алюминия и его сплавов погружением во
флюсовые ванны должны быть из химически стойких материа-
лов (керамики, никеля и его сплавов), так как многие матери-
алы сильно разъедаются применяемыми флюсами.
Изделия сложной формы с большим числом труднодоступ-
ных мест целесообразно паять погружением в расплавленный
припой, например, соединения в печатных схемах. Подлежащую
пайке печатную схему (плату) последовательно погружают на
небольшую глубину во флюсовую ванну, в ванну с припоем и
в промывочную ванну. Усовершенствованием этого процесса
является пайка волной расплавленного припоя (рис. 62). Пайка
погружением отличается высокой производительностью и ста-
бильностью качества соединений и может быть широко меха-
низирована.
Кроме отмеченных выше, в промышленности в особых слу-
чаях успешно применяется и ряд других способов. Так, напри-
мер, в США при изготовлении сотовых слоистых панелей для
конструкций самолетов практическое применение находит пай-
ка с нагревом кварцевыми лампами. Собранную панель поме-
щают в контейнер, который герметично заваривается, затем
вакуумируется и заполняется аргоном. Подготовленный контей-
нер с панелью устанавливается в приспособление (рис. 63)
между двумя блоками кварцевых ламп. Удельная тепловая
мощность, выделяемая лампами, составляет около 200 Вт/см2
паяемой панели. После окончания цикла нагрева блоки квар-
цевых ламп отводят от панели и приспособление с контейнером
перемещают на позицию охлаждения. С целью ускорения про-
цесса и предотвращения коробления панель охлаждают между
двумя водоохлаждаемыми плитами. Весь цикл пайки при 950иС
в зависимости от толщины обшивки и общей толщины панели
составляет 5—15 мин вместо 3—12 ч при пайке в печах. Это
достигается за счет того, что кварцевые лампы позволяют кон-
центрировать высокую тепловую мощность непосредственно на
нагреваемом изделии. Пайка с использованием в качестве ис-
точников нагрева кварцевых ламп находит применение при
изготовлении целого ряда различных изделий.
Выбор припоев. Одним из важных условий получения каче-
'Рис. 63. Схемы пайки сотовой панели с нагревом
кварцевыми лампами:
1 — кварцевая лампа; 2 — сотовый заполнитель; 3 — об-
«шивка панели; 4 — контейнер; /1 и Б — блоки кварцевых
ламп
153
ственных паяных соединений является правильный выбор при-
поя. При этом необходимо учитывать целый ряд факторов: тем-
пературу плавления припоя, рабочую температуру изделий,
прочность соединений при этой температуре, технологические
свойства припоя и др. В качестве припоев применяют сплавы
различных металлов, иногда довольно сложного состава. Наи-
более технологичными чаще всего являются сплавы эвтектиче-
ского состава и некоторые чистые металлы. Такие припои поз-
воляют получать более плотные соединения. Все припои по
температуре плавления разделяют на две группы. К первой
относятся припои с низкой температурой плавления (^723 К),
их принято называть низкотемпературными. Ко второй — при-
пои с высокой температурой плавления (>723 К). Их назы-
вают тугоплавкими или высокотемпературными. К ним отно-
сятся припои на медной, серебряной, никелевой и марганцевой
основе. Такие припои применяют для получения высокопрочных
соединений черных и цветных металлов. Отдельную группу со-
ставляют алюминиевые припоц.
Пайку легкоплавкими припоями применяют в случаях, к@гда
не требуется высокая прочность соединений (сгв = 204-60 МПа).
Температура плавления таких припоев <400° С. Наиболее
широкое применение получили припои на основе олова и свин-
ца, а также сплавы некоторых других легкоплавких металлов.
Температура плавления, как уже отмечалось, является од-
ной из основных характеристик припоя, определяющих темпе-
ратуру пайки и предельную температуру нагрева паяного изде-
лия при его эксплуатации. Как правило, в процессе пайки
температура плавления припоев повышается. При пайке всегда
должно быть выдержано соотношение: ti<t2<t3<h, где t\ —
максимальная температура нагрева изделия при эксплуатации,
^2 — температура плавления припоя, t3— рабочая температура
пайки, — температура плавления (солидус) основного мате-
риала [14].
Рабочая температура пайки определяется свойствами при-
поя, в то же время она не может быть выше температуры на-
грева основного материала, допустимой для данных условий
пайки. Допустимая температура нагрева основного металла
зависит от конкретных условий пайки и выбирается таким об-
разом, чтобы сохранить известную прочность паяемого изделия
при рабочей температуре пайки, и исключить нежелательные
изменения структуры и взаимодействие с окружающей средой.
В ряде случаев на выбор припоя по температуре его плавления
влияет необходимость определенного сочетания пайки и
термической обработки основного материала, а именно:
а)	если термообработка производится после пайки, то тем-
пература плавления припоя должна быть выше температуры
термической обработки;
б)	если термообработка производится до пайки, то темпе-
154
ратура нагрева при пайке должна быть достаточно низкой,
чтобы не повлиять на свойства материала, достигнутые в ре-
зультате термообработки;
в)	при совмещении пайки и термообработки рабочую тем-
пературу пайки выбирают равной температуре термической
обработки.
Другими важными характеристиками, которые нужно учи-
тывать при выборе припоев, являются: способность смачивать,
растекаться и заполнять зазоры в конкретных условиях пайки,
характер взаимодействия с основным материалом (возмож-
ность образования хрупких фаз, способность проникать по гра-
ницам зерен основного материала и растворять его и т. п.), а
также отсутствие больших количеств легко испаряющихся и
окисляющихся компонентов.
В процессе пайки особое значение имеет температура нагре-
ва изделия и продолжительность выдержки. Особенно это важ-
но при пайке высокотемпературными припоями, когда велика
опасность перегрева.
Для обеспечения получения качественных паяных соедине-
ний применяют специальные флюсы. Основное назначение флю-
сов при пайке — удаление окислов с паяемого металла и при-
поя, а также предохранение паяного шва от дальнейшего окис-
ления. Кроме того, флюсы улучшают способность припоя сма-
чивать и растекаться. После пайки остатки флюса должны
быть тщательно удалены из-за их сильного коррозионного
воздействия на металл соединяемых деталей и припой. Поэтому
после пайки проводят специальную обработку деталей с целью
удаления остатков флюсов и продуктов их взаимодействия,
очистки окисленных поверхностей, удаления подтеков припоя в
местах, где он недопустим.
Обычно флюсы удаляют промывкой или кипячением в горя-
чей воде, растворителями и т. п. Растекающийся припой может
быть удален также механическим, химическим или электрохи-
мическим способами в зависимости от вида припоя, состава
основного металла и конструкции соединения. После проведе-
ния такой обработки паяные соединения подвергают тщатель-
ному контролю.
ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА
При изготовлении сварных машиностроительных конструк-
ций важное место в технологическом процессе занимает терми-
ческая обработка. Она может применяться с целью улучшения
свойств металла шва и околошовной зоны, а также для снятия
напряжений, возникающих при сварке.
В первом случае термообработке особенно часто подвергают
конструкции из легированных сталей и сплавов, ее режим опре-
деляется их химическим свойством, теплофизическими и меха-
155
ническими свойствами. Снять напряжения необходимо для.
предотвращения нарушения точности, получаемой при механи-
ческой доработке, и обеспечения стабильности размеров и фор-
мы сварных конструкций в процессе эксплуатации.
Вопрос о проведении термической обработки в технологиче-
ском процессе решают исходя из учета химического состава:
металла, выбранного метода сварки и присадочного материала,,
конструктивного оформления соединений, требований к меха-
ническим свойствам, условий эксплуатации. Это решение при-
ходится принимать еще на стадии проработки технического'
проекта изделия, при определении допускаемых напряжений,
необходимых для выполнения прочностных расчетов. Обычно»
термообработке подвергают изделия из сталей, титановых спла-
вов и т. д. Изделия из легких сплавов, как правило, сваривают
из предварительно закаленных и .состаренных элементов и по-
следующей термической обработке их не подвергают.
При изготовлении сварных изделий из сталей используют
термически обработанные до сварки, или отожженные и норма-
лизованные элементы, а после сварки термической обработке
подвергают всю конструкцию.
Заготовки и детали в соответствии с технологическим про-
цессом их изготовления могут неоднократно подвергаться раз-
личным операциям термической обработки. В связи с этим все-
операции термической обработки в технологическом процессе
можно разбить на три группы: подготовительную, промежуточ-
ную и окончательную.
Цель подготовительной термической обработки — подгото-
вить материал, поступающий с металлургических заводов, к
механической обработке, обработке давлением и сварке. На-
пример, при подготовке заготовок из сталей выполняют сле-
дующие операции:
1.	Низкий отжиг для заготовок из сталей типов ЗОХГСА,,
ЗОХГСНА с целью снятия внутренних напряжений перед заго-
товительными работами.
2.	Неполный отжиг, при котором происходит частичное из-
менение свойств металла. Неполный отжиг обычно применяют
для стальных заготовок из высокопрочных сталей с целью сня-
тия внутренних напряжений и улучшения обрабатываемости
резанием.
3.	Полный отжиг для деталей из сталей типов ЗОХГСА и
ЗОХГСНА и нормализацию для низкоуглеродистых сталей, под-
вергающихся глубокой вытяжке и штамповке. Часто исполь-
зуют изотермический отжиг. По изменению физико-механиче-
ских свойств он аналогичен полному отжигу, но менее продол-
жителен.
4.	Закалку и отпуск деталей из конструкционных сталей, не-
подвергающихся термической обработке после сварки.
156
5.	Закалку заготовок из аустенитных сталей и сплавов, под-
вергающихся глубокой вытяжке и штамповке.
Промежуточная термическая обработка чаще применяется
для конструкций, подвергающихся после сварки значительной
правке или механической обработке.
Промежуточная термообработка включает:
1)	Низкий отжиг для изделий из сталей типов ЗОХГСА и
ЗОХГСНА, подвергающихся после сварки правке.
2)	Неполный отжиг для изделий из сталей того же типа,,
проходящих механическую обработку.
3)	Закалку для аустенитных сталей и сплавов с целью сня-
тия напряжений, выравнивания структуры и повышения пла-
стичности.
К промежуточной термической обработке можно отнести и
предварительный подогрев деталей перед сваркой, и сопутству-
ющий нагрев сварных соединений при сварке для предотвра-
щения трещин, снимающий внутренние напряжения.
Цель окончательной обработки — придание сварному изде-
лию механических свойств, обусловленных техническими усло-
виями и чертежом, а также снятие внутренних напряжений в
изделии, появившихся в результате предыдущих операций. К
операциям окончательной термической обработки относятся^
1)	Закалка с последующим отпуском изделий из высоко-
прочных сталей типов ЗОХГСА, ЗОХГСНА.
2)	Нормализация наиболее ответственных изделий из низ-
коуглеродистых сталей.
3)	Закалка изделий из аустенитных сталей и сплавов.
4)	Специальные виды обработки для некоторых высоколе-
гированных сталей и сплавов.
Термообработку сварных изделий стремятся проводить приз
минимальных припусках на последующую механическую обра-
ботку, а часто и при окончательных размерах изделий. Обыч-
ная термообработка крупных конструкций часто сопровожда-
ется возникновением больших короблений. Это особенно харак-
терно для операции закалки. Правка же изделий не всегда же-
лательна из-за возможности образования трещин. Решить эту
проблему, если позволяют форма и габариты изделия, часто»
можно изотермической обработкой, позволяющей значительно'
уменьшить коробление. К тому же изотермическая обработка,
снижая деформации, способствует тем самым уменьшению при-
пусков на механическую доработку.
Большое значение имеет выбор правильного расположения
изделия в печи в зависимости от его конфигурации. При этом
основным требованием является устранение возможности его'
деформации за счет провисания под собственной тяжестью. Для
этого необходимо применять приспособления для поддержания
изделий в закалочной печи. Охлажденные на воздухе после об-
работки в селитровой ванне изделия должны быть немедленно»’
157
и тщательно промыты в горячей воде во избежание разъедания
металла, особенно на поверхностях, не подвергаемых механи-
ческой обработке.
Для деталей из титана и его сплавов обычно применяют
подготовительную и окончательную термообработку. Обычно
детали после заготовительно-штамповочных работ, связанных
с нагартовкой металла, подвергают отжигу для снятия имею-
щихся напряжений и травлению для снятия поверхностных
окислов.
Детали из титановых сплавов, подвергаемые сварке плавле-
нием, и сварочную проволоку желательно отжигать в вакууме
для снижения содержания водорода и повышения их пластич-
ности. Отжиг производят в вакууме [ 133(10-3-i-10-4 Па)] при
700—800° С в течение 1—2 ч [43].
Окончательной термической обработкой является отжиг. На
-механические свойства сварных соединений из титановых спла-
вов отжиг, как правило, не воздействует, но снижает внутрен-
ние напряжения, возникающие при сварке. Отжиг целесооб-
разно производить в приспособлениях, не допускающих короб-
лений.
В некоторых случаях можно производить местный отжиг
сварных соединений с помощью газовых горелок или индук-
торов. Местный отжиг производят в приспособлении и сразу же
после сварки.
ПРАВКА
В процессе изготовления сварных и паяных изделий воз-
можны отклонения их размеров или искажение формы, вызван-
ные деформацией. Это происходит из-за неравномерного нагре-
ва, особенно сварных конструкций.
При местном нагреве и расплавлении металла, его последу-
ющей кристаллизации и охлаждении в изделии возникают ос-
таточные напряжения и пластические деформации вследствие
термического расширения и усадки (рис. 64). Величина оста-
точных напряжений, полученных в результате неравномерного
нагрева, зависит от свойств материала соединяемых деталей,
способа и режима сварки или пайки, конструкции и расположе-
ния соединений, последовательности выполнения сварки и др.
При сварке в одинаковых условиях остаточные напряжения
обычно больше у материалов с большим коэффициентом ли-
нейного расширения. В связи с этим, например, в конструкциях
из высоколегированных сталей и сплавов, титана и его сплавов
остаточные напряжения больше, чем в изделиях из низкоугле-
родистых сталей или сталей типа ЗОХГСА. Влияние способа и
режима сварки или пайки в первую очередь связано с жестко-
стью теплового воздействия. При жестких режимах нагрева
•объем металла, претерпевающего пластические деформации,
158
меньше и изменение размеров при охлаждении также уменьша-
ется. В результате при жестких режимах нагрева возникают
меньшие деформации изделия, чем при мягких. Поэтому при
сварке плавлением наблюдается большая склонность к короб-
лению, чем при контактной, а сварка кислородно-ацетиленовым
пламенем приводит к большим короблениям, чем сварка элек-
тродуговая, при контактной сварке коробление больше на мяг-
Рис. 64. Схема деформаций
при неравномерном нагреве
полосы:
а — нагреваемая полоса; б —
общие деформации при нагреве;
в — общие остаточные деформа-
ции
Рис. 65. Зависимость отно-
сительных объемных изме-
нений в сталях от нагрева и
и охлаждения:
1 — нагрев всех сталей; 2 — ох-
лаждение низкоуглеродистой
стали; 3 — охлаждение легиро-
ванной стали
ких режимах, чем при сварке на жестких и т. д. Чем выше
температура и больше объем металла, нагреваемого до высокой
температуры, тем заметнее остаточные деформации.
Большое влияние на возникновение деформаций изделия
оказывает качество сборки деталей и их закрепление перед
сваркой. Неточно выдержанные зазоры, возможность перемеще-
ния деталей при сварке и т. п. приводит к появлению чрезмер-
ных искажений форм и размеров свариваемого изделия.
Наряду с термическими напряжениями при сварке могут
возникнуть напряжения, обусловленные превращениями и из-
менениями структуры основного металла, нагревавшегося выше
критических температур. При сварке стальных изделий особен-
но легко могут возникнуть структурные напряжения при обра-
зовании мартенсита, обладающего наибольшим удельным объе-
мом. Объемные изменения в сталях при нагреве и охлаждении
могут существенно отличаться (рис. 65).
В интервале критических температур АС1 и АСз в связи с
тем, что коэффициент линейного расширения для у-железа со-
ставляет 1,2-10-5, а для а-железа — 2 • 10-5, наблюдается умень-
шение объема при нагревании от АС1 до АСз. При охлаждении
распад аустенита происходит в интервале АСз—Act, когда
159
сталь пластична и изменение объема происходит без образова-
ния напряжений.
Иная картина наблюдается у легированных закаливающих-
ся сталей, распад аустенита которых происходит при более низ-
ких температурах (200—350° С), когда металл находится в
упругом состоянии и обладает высокой прочностью. Такие
структурные превращения сопровождаются возникновением
структурных напряжений. Растягивающие напряжения от струк-
Рис. 66. Типичные деформации
сварных элементов:
а — тавровой балки; б — кольцевых
швов обечаек; в а г — продольных
швов обечаек
турных превращений вызывают дополнительный рост пластиче-
ских деформаций, которые в малопластичных сталях могут
лривести к образованию трещин, поэтому сварочные напряже-
ния в закаливающихся сталях более опасны. Для сварки таких
материалов нужно разрабатывать более сложный технологи-
ческий процесс.
На рис. 66 показаны типичные деформации сварных элемен-
тов.
С целью исключения или уменьшения деформаций при свар-
ке в зависимости от типа изготовляемых изделий применяют
различные меры. При сварке конструкций из тонколистовых
материалов наиболее часто встречаемым видом коробления яв-
ляются выпучины в плоскости листа. Чтобы избежать образо-
вания выпучин, особенно в условиях сварки плавлением, необ-
ходимо производить сварку в приспособлениях с прижимами,
расположенными возможно ближе к свариваемым кромкам
листов. В ряде случаев положительные результаты дает пред-
варительный изгиб свариваемых деталей.
Обратный выгиб свариваемых кромок особенно эффективен
в борьбе с угловыми деформациями стыковых соединений. Так,
при получении стыкового соединения с V-образной формой
кромок свариваемые листы перед сваркой желательно распола-
гать под некоторым углом друг к другу. При сварке широких
.листов можно предварительно выгнуть свариваемые кромки на
угол, равный углу ожидаемой деформации, но с противополож-
ным знаком (рис. 67). Величину предварительного выгиба
•определяют опытным путем или расчетом.
И60
Рис. 67. Примеры предварительного выгиба дета-
лей для предотвращения деформаций при сварке
При сварке цилиндрических конструкций, например, обечаек,
могут возникнуть два вида деформации: искривление по обра-
зующей от продольного укорочения шва и угловая деформация
от неравномерного нагрева металла стыкового соединения.
Чтобы избежать или хотя бы уменьшить указанные деформа-
ции, внутрь обечайки до сварки устанавливают распоры, повы-
шающие ее продольную и поперечную жесткость, благодаря
чему остаточные деформации уменьшаются при некотором уве-
личении пластических деформаций растяжения.
Угловые деформации (завал стыка) можно предотвратить,
как указывалось, предварительно выгнув кромки в сторону, об-
ратную ожидаемым деформациям. В некоторых случаях реко-
мендуется местный нагрев. При этом желательно нагревать не
сами свариваемые кромки, а участки деталей на некотором
расстоянии от шва, где возникают напряжения растяжения при
сварке и сжатия при охлаждении изделия. Иногда проводят и
общий нагрев перед сваркой. Общий или местный нагрев целе-
сообразен для уменьшения скорости охлаждения и предотвра-
щения возникновения структурных напряжений, главным обра-
зом, при сварке изделий из малопластичных материалов, таких,
как закаливающиеся стали и сплавы. Коробление снижается
также при уменьшении или полном снятии сварочных напряже-
ний. Для этого используют различные способы местной обра-
ботки швов и околошовной зоны, при которых создаются допол-
нительные пластические деформации растяжения, устраняющие
деформации сжатия, возникающие при сварке. К таким спосо-
бам относится обработка швов проколачиванием или прокат-
кой.
Наиболее эффективным способом снятия напряжений явля-
ется термическая обработка, которой довольно часто подверга-
ют сварные изделия из легированных сталей и сплавов. Для
снятия напряжений назначают высокий отпуск с нагревом до
€00—650° С, выдержкой при этой температуре и медленным
-охлаждением или низкий отжиг. При нагреве предел текучести
материала сильно снижается и при 600° близок нулю, поэтому
материал не оказывает сопротивления пластическим деформа-
циям, благодаря чему внутренние остаточные напряжения пол-
ностью исчезают. Но термическая обработка готовых изделий
€ Зак. 362
161
часто связана с техническими и экономическими трудностями
(необходимостью создания специальных печей, удлинением тех-
нологического цикла и т. п.). Поэтому назначению этого вида
обработки должен предшествовать тщательный анализ всех
условий производства. В последнее время для снятия напряже-
ний все шире используют вибрацию [36].
При правильном выборе способа сварки, порядка наложения
швов, условий охлаждения и т. п. деформация узлов может
быть значительно уменьшена. Коробление сварных конструк-
ций, в первую очередь, проявляется в нарушении заданного чер-
тежом расположения стыковочных элементов в изделии и в;
искривлении осей. При эксплуатации таких изделий к расчет-
ным напряжениям добавляются неучтенные дополнительные'
изгибающие напряжения от эксцентрично приложенных сил.
Для достижения взаимозаменяемости и обеспечения необхо-
димой работоспособности изделий необходимо стремиться к
приближению их размеров и формы к расчетным, то есть зада-
ваемым чертежом. Поэтому при разработке процесса изготов-
ления таких изделий одной из важнейших задач является раз-
работка технологии, позволяющей устранить или максимально?
снизить деформации. Этот вопрос часто является весьма слож-
ным и требует тщательного анализа в каждом конкретном слу-
чае, что представляет обширное поле деятельности для ищу-
щего инженера.
На практике, когда не всегда удается полностью предупре-
дить возникновение деформаций, применяют правку. В зави-
симости от конструкции изделия, степени коробления, типа ма-
териала и термического состояния используют три основных
вида правки: холодную с применением статических и динами-
ческих усилий, с местным нагревом, с общим нагревом.
Первый вид является технически наиболее простым. Он ос-
нован на растяжении сжатых участков деформированного ме-
талла. В зависимости от конструкции, величины деформации,,
принятой степени механизации технологического процесса и
требуемой точности изготовления холодную правку можно вы-
полнять различными способами. Наиболее простым является
проковка сжатой части изделия. Ее применяют для сравнитель-
но небольших изделий из тонколистовых материалов. Таким же
способом удается устранять выпучины в листовых деталях, про-
изводя проковку с краев детали и перемещаясь к выпучине.
Наиболее часто холодную правку производят с приложением
статических, безударных нагрузок. Для этой цели используют
ручные прессы, чаще винтовые, специальные правочные приспо-
собления, стальные пуансоны для обжатия на механизирован-
ных прессах, а также прокатку на трехвалковых станках. Для
тел вращения из тонколистовых материалов с успехом могут
быть применены обкатка стальными роликами и калибровка
разжимными пуансонами, обычно устанавливаемыми на прес-
162
Рис. 68. Способы механизированной правки сварных
изделий, имеющих форму тел вращения:
а — прокатка стальными роликами; б — правка на раздвиж-
ных пуансонах; в — правка на распорном приспособлении;
1 — стальные ролики; 2 — сварной элемент; 3 — сектора раз-
движного пуасона; 4 — клин; 5 — раздвижные сектора оправ-
ки; 6—винтовая распорка
-сах типа ПКД (рис. 68). Использование такой механизирован-
ной калибровки в ряде случаев позволяет полностью устранить
ручную доработку, добиться сокращения общей трудоемкости
«изготовления в 1,5—2 раза и повысить качество и точность из-
делия.
Правка с нагревом основана на развитии пластических де-
формаций сжатия растянутых участков конструкции. При прав-
ке этим способом обычно нагревают растянутую часть деформи-
рованной детали, дальнейшее удлинение которой ограничено
специальным правочным приспособлением с применением пред-
.варительного натяга, фиксированного или нефиксированного
г(рис. 69).
При правке выпучин листовых конструкций выпуклую часть
нагревают в отдельных точках в шахматном порядке. Каждый
нагретый участок стремится расшириться, но в результате про-
тиводействия со стороны окружающего холодного металла в
нем возникают пластические деформации сжатия. После охлаж-
дения диаметр нагретой окружности уменьшается, в ней воз-
никают напряжения растяжения, что и приводит к исчезнове-
нию выпучины. В зависимости от типа материала и конфигу-
рации деталей нагрев можно выполнять газовой горелкой,
электрической дугой с неплавящимся электродом, на машинах
.для точечной сварки, токами высокой частоты. Правка с общим
Рис. 69. Правка с мест-
ным нагревом:
— по ребру; б — по плоско-
сти
б)
6*	163
нагревом позволяет получить наиболее хорошие результаты па-
сравнению с другими способами. В этом случае правку следует
совмещать с нагревом под окончательную термическую обра-
ботку. Однако использование такого способа затрудняется тем,,
что нужно создавать приспособления из жаростойких металлов-
и сплавов и печи определенных габаритов. Способ правки вы-
бирают обязательно с учетом материала изделия.
Детали из алюминиевых сплавов обычно правят холодным
способом. Его также используют и для изделий из достаточно-
пластичных низкоуглеродистых, коррозионно-стойких и жаро-
прочных сталей и сплавов, не склонных к закалке и повышению'
твердости и хрупкости при сварке.
Правка изделий из конструкционных закаливающихся ста-
лей типов ЗОХГСА и ЗОХГСНА является более сложным про-
цессом. В этом случае следует предпочитать правку с нагревом.
Правку с местным нагревом можно использовать для конструк-
ций, термически обработанных до получеия предела прочности
^1300 МПа. Правка изделий с более высокой прочностью во-
обще не рекомендуется и производится только в особых слу-
чаях. При местном нагреве пользуются чаще всего газовой го-
релкой или специальными нагревательными элементами. При:
правке без приспособления температура нагрева 750—800° С
а в приспособлении 600—650° С. Изделия из указанных мате-
риалов подвергают холодной правке лишь тогда, когда их проч-
ность =С900 МПа.
Сварные изделия из титановых сплавов рекомендуется пра-
вить в подогретом состоянии, лучше всего при общем нагреве-
в печах до 650—700° С. Изделия жестко фиксируются в приспо-
соблениях. Допускается правка под нагрузкой при одновремен-
ном местном нагреве отдельных элементов или участка детали.
В отдельных случаях допускается холодная правка также с
приложением статических нагрузок.
Однако правка является вынужденной операцией. Необходи-
мо путем тщательного анализа всех моментов изготовления
конструкций заранее предусмотреть в технологическом процес-
се специальные мероприятия, позволяющие исключить или све-
сти к минимуму возможность появления деформаций в сварных,
изделиях.
механическая доработка
В процессе сварки, как отмечалось выше, возникает короб-
ление, которое лишь частично устраняется правкой. Однако
правка не может полностью решить этот вопрос и обеспечить
полную взаимозаменяемость изделий. В связи с этим их окон-
чательные размеры в пределах установленных допусков часто
получают лишь после соответствующей механической доработ-
ки. Для этого в деталях предусматривают специальные при-
164
пуски на механическую обработку после сварки. Величины при-
пусков зависят от размеров изделия и степени коробления и
могут изменяться от долей миллиметра до нескольких милли-
метров на сторону. В зависимости от типа изделия, его габари-
тов и конфигурации доработку выполняет в различных усло-
виях.
Рис. 70. Схема разделочного стапеля:
/ — многошпиндельная головка; 2—кондукторная втулка; 3 — раз-
делочная головка; 4 — поддерживающие ролики; 5 — удлинительная
трубка; 6 — опорная планшайба
Малогабаритные изделия обрабатывают на универсальных
металлорежущих станках в специальных приспособлениях. В
приспособлении изделие жестко устанавливается и закрепляет-
ся по одному из стыковочных элементов, по базовым отвер-
стиям или поверхностям, относительно которых производится
обработка остальных элементов конструкции. Для механиче-
ской доработки крупногабаритных конструкций используют пе-
реносное металлорежущее оборудование или специализирован-
ные станки.
Для средних и крупногабаритных изделий сложной формы
со стыковочными элементами в различных плоскостях для до-
работки поверхностей разъема применяют специальные разде-
лочные стапели (рис. 70). Они представляют собой стационар-
ные приспособления, обеспечивающие надежную фиксацию и
достаточную жесткость при обработке изделия режущим инст-
рументом. Обработка производится с помощью разделочных
головок, укрепленных в стапеле в местах выхода стыковочных
элементов изделия. В стапеле имеются специальные кондуктор-
ные втулки для инструмента, направляющие для перемещения
разделочных головок и другие устройства, обеспечивающие
точность. Разделочные головки являются стандартизованными
агрегатами и могут использоваться на любом стапеле.
165
При разработке технологического процесса изготовления
сварных конструкций необходимо назначать минимально воз-
можные припуски на механическую доработку и сокращать ее
объем, что особенно важно для изделий, подвергаемых после
сварки упрочняющей термической обработке.
АНТИКОРРОЗИОННАЯ ЗАЩИТА КОНСТРУКЦИЙ
С целью предохранения готовых изделий в процессе эксплу-
атации или хранения от разрушающего действия окружающей
среды на поверхностях их создаются специальные защитные
слои или пленки. В машиностроении в зависимости от типа
конструкции, свойств материала и условий эксплуатации ис-
пользуют различные способы антикоррозионной обработки.
Наиболее часто используют электрохимическую обработку
изделий в специальных электролитических ваннах, особенно
для изделий из легких сплавов. После такой обработки на по-
верхности создается прочная и плотная защитная пленка окис-
лов, стойкая против химического воздействия некоторых сред.
При электрохимической обработке сварных изделий, выполнен-
ных точечной или шовной контактной сваркой, важной пробле-
мой является предохранение от попадания в нахлесточные сое-
динения электролита. С этой целью нахлестку герметизируют
клеями ФЛ-4С и ВК-1- Эти клеи можно наносить как до свар-
ки, так и после нее. В последнем случае жизнеспособность клея
не имеет большого значения, а процесс сварки не осложняется
наличием вязкой прослойки. Введение клея внахлестку после
сварки производят вручную или механическим способом специ-
альными шприцами.
На рис. 71 показана схема полуавтоматического внесения
клея в зазор между обшивкой 4 и элементом жесткости 1 на
тонколистовых панелях. При этом обеспечивается точная дози-
ровка клея по длине профиля и допускается работа оператора
на нескольких позициях одновременно. Скорость передвижения
клеенаносящего агрегата относительно панели 2—7 м/мин,
управление дистанционное. После сварки конструкции подвер-
гают термообработке для полимеризации клея.
Под нахлестку алюминиевых и сталь-
ных деталей можно вводить также
клей холодного твердения КС-609, не
требующий термообработки и допускаю-
щий проведение после сварки антикор-
розионной химической обработки.
Рис. 71. Схема внесения клея:
1—элемент жесткости; 2 — тележка; 3 — шприц; 4 — об-
шивка
166
В отдельных случаях для защиты от коррозии наружной
поверхности изделий из низкоуглеродистых и низколегирован-
ных сталей после сварки производят электрохимическую обра-
ботку—'Цианирование, цинкование, фосфатирование.
Наиболее простым способом защиты является нанесение
лакокрасочных покрытий на поверхность изделий, обычно в два
этапа. Сначала изделия грунтуют, т. е. наносят на их поверх-
ности грунт, затем слой краски или лака (кистью, окунанием
или пульверизацией в электрическом поле). Внутренние поверх-
ности деталей из низкоуглеродистых и низколегированных ста-
лей, подвергающихся контактной сварке, иногда покрываются
слоем электропроводного лака, который допускает контактную
точечную сварку даже после высыхания.
Для антикоррозионной защиты на поверхности деталей на-
носят слои из различных металлических материалов. Одни из
этих материалов создают химическую защиту, другие — физи-
ческую. Их наносят различными способами: металлизацией,
напылением, электрическим путем. Например, металлизацию
используют для нанесения слоя окисленного алюминия на по-
верхность кожухов камер сгорания реактивных двигателей.
Такой слой обладает защитными свойствами при работе в усло-
виях повышенных температур. Большие возможности по нане-
сению защитных слоев для работы в условиях высоких темпе-
ратур открывает плазменное напыление тугоплавких матери-
алов.
В ряде случаев используют и гальванический способ (нике-
лирование, хромирование, меднение и т. п.).
К методам антикоррозионной защиты изделий в процессе
хранения относится и антикоррозионная упаковка. Ее выпол-
няют различными способами. Чаще всего на поверхность нано-
сят специальные технические смазки или упаковывают изделия
в полиэтиленовые чехлы, из которых откачивают воздух или за-
полняют их инертными газами (Аг, Не).
Глава VI
КОНТРОЛЬ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ ПРОЦЕССЕ
ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВАРНЫХ И ПАЯНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
К качеству и надежности сварных конструкций предъявля-
ют высокие требования. По ГОСТ 15467—79 качество продук-
ции есть совокупность свойств продукции, обусловливающих ее
пригодность удовлетворять определенные потребности в соот-
ветствии с ее назначением. Качество сварных и паяных изделий
зависит от соответствия материала техническим условиям, со-
стояния оснастки и оборудования, правильности и уровня отра-
ботки технологической документации, соблюдения технологиче-
ской дисциплины, а также квалификации работающих. Обеспе-
чить высокие технические и эксплуатационные свойства изде-
лий можно только при условии точного выполнения технологи-
ческих процессов и их стабильности. Особую роль здесь играют
различные способы объективного контроля как производствен-
ных процессов, так и готовых изделий. При правильной органи-
зации технологического процесса контроль должен быть его
неотъемлемой частью. Обнаружение дефектов служит сигналом
не только к отбраковке продукции, но и к оперативной коррек-
тировке технологии.
Сварные и паяные конструкции контролируют на всех эта-
пах изготовления. Кроме того, систематически проверяют при-
способления и оборудование.
При проверке основных и вспомогательных материалов ус-
танавливают их соответствие чертежу и техническим условиям.
Детали подвергают чаще всего наружному осмотру, т. е.
проверяют внешний вид детали, качество поверхности, наличие
заусенцев, трещин, забоин и т. п., а также измеряют универ-
сальными и специализированными инструментами, шаблонами
с помощью контрольных приспособлений. Особенно тщательно
контролируют участки, подвергающиеся сварке и пайке. Про-
филь кромок, подготовленных под сварку плавлением, прове-
ряют специальными шаблонами, а качество подготовки поверх-
ности — с помощью оптических приборов или специальных
микроомметров.
Во время сборки и прихватки проверяют расположение де-
талей относительно друг друга, величину зазоров, расположе-
ние и размер прихваток, отсутствие трещин, прожогов и других
дефектов в местах прихваток, соответствие грунтовки при свар-
ке легких сплавов по сырому грунту и т. д. Качество сборки и
168
прихватки определяют главным образом наружным осмотром
и обмером.
Наиболее ответственным моментом является контроль вы-
полнения сварки и пайки.
Контролируют сами процессы сварки или пайки, либо полу-
ченные изделия.
КОНТРОЛЬ ПРОЦЕССОВ СВАРКИ И ПАЙКИ
Контроль процессов сварки и пайки позволяет предотвра-
тить появление систематического брака и особенно эффективен
при автоматизированных процессах (автоматической дуговой
сварке, контактной сварке, пайке в печах и др.).
Существуют следующие методы контроля сварки и пайки:
Контроль по образцам технологических проб. В этом случае
периодически изготовляют образцы соединений из материала
той же марки и толщины, что и сварное или, паяное изделие и
подвергают всесторонней проверке: внешнему осмотру, испы-
таниям на прочность соединений, просвечиванию рентгеновски-
ми лучами, металлографическому исследованию и т. д.
К недостаткам такого способа контроля следует отнести
некоторое различие между образцом и изделием, а также воз-
можность изменения режимов процесса с момента изготовления
одного образца до момента изготовления другого.
Контроль некоторых обобщающих параметров, имеющих
прямую связь с качеством сварки или пайки, например, исполь-
зование дилатометрического эффекта в условиях точечной
сварки, подсчет числа пульсаций при стыковой сварке оплав-
лением, использование вторичного напряжения, замер инфра-
красного излучения при нагреве точек при контактной сварке
и др.
Однако в большинстве случаев трудно и не всегда удается
выяснить обобщающие параметры, позволяющие достаточно на-
дежно контролировать качество соединений.
Контроль параметров режимов сварки или пайки. Так как в
большинстве случаев определенных обобщающих параметров
этих процессов нет, то на практике контролируют, главным об-
разом, параметры, непосредственно определяющие режим свар-
ки или пайки.
При дуговой сварке такими параметрами, в первую очередь,
являются: величина сварочного тока, дуговое напряжение, ско-
рость сварки, скорость подачи проволоки и др.
При точечной и роликовой сварке контролируют величину
сварочного тока, электродное давление, диаметр или ширину
рабочей поверхности электродов, время протекания сварочного
тока. Вследствие импульсного протекания сварочного тока при
контактной сварке и кратковременности цикла сварки обычные
измерительные приборы непригодны. В связи с этим разрабо-
169
тана и используется специальная аппаратура периодического
и постоянного контроля, позволяющая проводить измерения в
этих условиях.
При пайке контролируют состав газовой среды, уровень ва-
куума, продолжительность выдержки при нагреве и охлажде-
нии и др. Первостепенное значение имеет контроль темпера-
туры нагрева изделия, особенно при пайке высокотемператур-
ными припоями, когда велика опасность перегрева. Метод
контроля температуры зависит от способа пайки. При пайке в
печах, соляных ванных или с погружением в припой температу-
ра нагрева определяется температурой печи или ванны. При
пайке в печах с загрузкой деталей в контейнеры, помимо тем-
пературы печи, контролируют температуру детали или внутри
контейнера с помощью вводимых в него термопар.
Более сложным является контроль температуры при нагреве
газовым пламенем. При ручной пайке высокотемпературными
припоями ориентируются по цвету нагретого изделия и по на-
чалу плавления флюса или припоя. При механизированной пай-
ке газовым пламенем нагрев до заданной температуры обеспе-
чивается соблюдением определенного времени и постоянства
условий нагрева. Аналогичные методы контроля температуры
применяют при контактной пайке. При индукционной пайке на-
ходит применение метод контроля фактической температуры
нагрева с помощью фотоэлектрического пирометра.
КОНТРОЛЬ ГОТОВОГО ИЗДЕЛИЯ
Контроль изделий производят пооперационно или после окон-
чания изготовления. Последний способ обычно имеет место при
изготовлении несложных изделий. Качество выполнения сварки
или пайки на готовом изделии оценивают по наличию наруж-
ных или внутренних дефектов.
Наружные дефекты контролируют внешним осмотром нево-
оруженным глазом или с помощью луп и других устройств.
В некоторых случаях для обнаружения мельчайших поверх-
ностных дефектов используют метод проникающих красок и
другие методы дефектоскопии. Внешнему осмотру подвергают
все 100% деталей и изделий. Места соединений (швы, спаи)
просматривают до и после очистки. При внешнем осмотре ши-
роко используют эталоны, т. е. узлы, швы которых соответст-
вуют требованиям технических условий. Для контроля разме-
ров швов применяют специальные и универсальные шаблоны.
Для обнаружения внутренних дефектов используют различные
методы дефектоскопии, пневмо- и гидроиспытания, механиче-
ские, статические и динамические испытания.
Контроль без разрушения, позволяющий обнаруживать де-
фекты в материале деталей или готовых изделий, ведут как
на заводах-изготовителях, так и при эксплуатации изделий.
170
Таблица 30
Аппаратура для различных методов дефектоскопии сварных и паяных соединений
Прибор	Назначение	Размеры обнару- живаемых дефек- тов или контроли- руемых изделий	Примечание
Ультразвуковой дефектоскоп УЗД-73	Обнаружение трещин, пустот, шлаковых включений и т. п. (максимальная глубина про- звучивания стали 3000 мм)	Минимальная площадь дефекта 2 мм2 на глуби- не < 200 мм	При работе приз- матическими щу- пами мертвая зона отсутствует
Импульсный ультра- звуковой дефектоскоп УДМ-1	Послойный контроль сварных стыковых соединений, обнару- жение дефектов на глубине 3—2600 мм	Минимальная пло- щадь отражающей поверхности 1 мм2	—
Аккустический импе- дансный дефектоскоп икс	Выявление зон отсутствия сце- пления обшивки с каркасом в паяных и клееных соединениях	Минимальный диа- метр дефекта 2 см	Используется для многослойных конструкций
Универсальный ста- ционарный магнитный дефектоскоп УМД-9000	Контроль деталей из ферро- магнитных материалов спосо- бом магнитного порошка, об- наружение трещин, плен, включений, волосовин и т. п. на глубине <2 мм	Длина изделия <1600 мм, диа- метр <800 мм	—
Дефектоскоп магнит- ный передвижной ДМП-2	Обнаружение поверхностных дефектов стальных изделий ме- тодом магнитной суспензии	—	—
Дефектоскоп пере- носной мигнитный 77ПМД-ЗМ	Выявление поверхностных и подповерхностных дефектов стальных изделий методом магнитной суспензии на глу- бине 1,5—2 мм	Дефект диамет- ром <90 мм или шириной <2 000 мм	Можно контроли- ровать детали в труднодоступных местах без снятия с машины
Дефектоскоп электро- магнитный МД-138	Контроль качества сварных стыковых соединений низкоуг- леродистых и низколегирован- ных сталей	Толщина изделий 5—30 мм, произ- водительность кон- троля 2—5 м/мин	Контроль осущест- вляется при любом расположении швов, радиус действия 15м
Дефектоскоп магнито- графический МД-9А	Контроль стыковых соедине- ний из низкоуглеродистых и низколегированных сталей	Толщина изделий 4—1 2 мм	Прибор работает с использованием ферромагнитной ленты
Стационарный люми- несцентный дефекто- скоп ЛД-2	Выявление поверхностных де- фектов изделий из ферромаг- нитных и немагнитных мате- риалов	Несплошности ши- риной >0,01 мм, глубиной >0,02 мм	Прибор снабжен облучателем с ртутно-кварцевой лампой ПРК-4
Переносной дефекто- скоп 77ДМК-3	Выявление с помощью прони- кающих красок поверхностных дефектов изделий из черных и цветных металлов	Несплошности ши- риной >0,001 мм, глубиной >0,01 мм	—
171
Продолжение табл. 30
Прибор	Назначение	Размеры обнару- живаемых дефек- тов для контроли- руемых изделий	Примечание
Установка КС-I для ксерографического контроля	Выявление дефектов просвечи- ванием рентгеновскими луча- ми		Разрешающая спо- собность определя- ется способом про- свечивания, для просвечивания при- меняют рентгенов- скую установку РУМ-4
Передвижная авто- матическая гамма- установка ГУП-А-2М	Просвечивание сварных швов в труднодоступных местах	—	—
ГУП-Уч-5-2	То же	—	В качестве источ- ника гамма-излу- чения служит изотоп иридия-19 2 или цезия-137
Рентгеновский аппарат РУП-400-5-1	Просвечивание деталей из различных материалов	Толщина сталь- ных деталей <130 мм	Комплектуется двумя типами трубок: с коль- цевым и боковым пучком
Развитие физики открыло большие возможности для созда-
ния высокоэффективных методов дефектоскопии с высокой раз-
решающей способностью, позволяющих проверить без разру-
шения качество сварных и паяных соединений в ответственных
конструкциях. Таковы методы контроля, основанные на ис-
пользовании ультразвука, магнитного поля, рентгене- и гамма-
лучей и т. п., применяемые в зависимости от типа конструкции,
поставленных требований и ряда других факторов. Некоторые
модели такой контрольной аппаратуры, область их использо-
вания и технологические возможности представлены в табл. 30.
Электромагнитные методы дефектоскопии служат для кон-
троля ферромагнитных материалов, чаще всего их применяют
для деталей компактной формы: балок, кронштейнов, цилинд-
ров, штоков и т. п. Установка для контроля состоит из пере-
магничивающей катушки, магнитопроводов и двух полюсных
щеток, контактирующих с проверяемой деталью. Нашей про-
мышленностью выпускаются магнитные дефектоскопы
УМД-9000, ДМП-2, 77ПМД-ЗМ, МД-139, МД-59.
Флюоресцирующие суспензии и окрашивающие вещества
применяют для контроля объектов, которые трудно или невоз-
можно проверить с помощью магнитного, ультразвукового или
172
Рис. 72. Схема контроля g
сварных соединений ультра-
звуком:
а — прямым лучом; б, в — отра-
женным лучом;] — призма иска-z
теля; 2 — пьезоэлемент; 3 —
направление распространених
пучка ультразвуковых колеба-
ний; 4 — изделие; 5 — дефект
рентгенографического методов контроля. Окрашивающие и
флюоресцирующие вещества представляют собой готовую
эмульсию или требуют применения эмульгаторов. В качестве
люминесцирующего вещества применяют раствор нормола с
лигроином или керосином (в пропорции 1 :3). Осмотр изделия
ведут при ультрафиолетовом облучении. В качестве окрашива-
ющего вещества используют раствор цветного анилинивого кра-
сителя (судан). Такой метод контроля отличается исключи-
тельно высокой разрешающей способностью и осуществляется
на установках типов ЛД-2 и 77ДМК-3.
Ультразвуковая дефектоскопия является одним из наиболее
перспективных методов контроля без разрушения. Более ши-
роко используются дефектоскопы, работающие по принципу
приема и соответствующего преобразования отраженного им-
пульса ультразвуковых колебаний (рис. 72).
В настоящее время в авиационной промышленности все ши-
ре применяется акустический импедансный метод дефектоско-
пии, основанный на измерении механического сопротивления в
данной точке поверхности изделия. Метод является весьма эф-
фективным при выявлении участков с отсутствием сцепления
между обшивкой и остальными элементами многослойных кле-
еных и паяных конструкций из самых различных материалов.
Для обнаружения дефектов используют акустический импеданс-
ный дефектоскоп ИКС (рис. 73). При работе наконечник
датчика прижимается к обшивке изделия. В месте непропая
снижается жесткость обшивки и увеличиваются ее колебания.
Это фиксирует датчик — при наличии дефекта в нем загорается
сигнальная лампа. Производительность прибора зависит от ве-
личины допускаемого дефекта, при его диаметре до 2 см про-
изводительность составляет » 10 м2 поверхности изделия в час.
Дефектоскоп предназначен для контроля как в процессе произ-
водства, так и в процессе эксплуатации и ремонта, когда кон-
тролируемые участки труднодоступны.
Рентгенографические методы контроля без разрушения ис-
пользуются в дополнение к другим основным методам, в за-
висимости от свойств контролируемого узла. Чем сложнее фор-
ма сварного или паяного узла, тем больше преимуществ имеет
рентгенографический метод контроля по сравнению с другими.
Возможности контроля просвечиванием значительно расширя-
173
1 г з 5
22кв
Рис. 74. Схема просвечивания свар
ных швов с использованием элект
ронно-оптического преобразова-
теля:
1 — сварной шов; 2 — рентгеновский эк-
ран; 3 — слой; 4 — фотокатод; 5 — вы-
ходной экран; 6 — линзы; 7 — наблюда-
тель
Рис. 73. Схема акустического
импедансного дефектоскопа
ИКС:
1 — проверяемое соединение; 2 —
динамометрический пьезоэлеменг
датчика; 4 — отражающая масса
датчика; 5—сигнальная лампа;
6 — звуковой генератор; 7 — релей-
ное устройство; 8 — выходной стре-
лочный индикатор; 9 — усилитель
ются с использованием источников гамма-излучения, особенно'
для паяных изделий. При контроле клеесварных панелей про-
свечиванием для получения более четких результатов в клей
иногда добавляют порошки металлов, увеличивающие погло-
щение (Pb, Nb, Мо).
В настоящее время в отечественной и зарубежной промыш-
ленности ведутся большие работы по механизации и автомати-
зации этого способа. При этом, в первую очередь, используют
способ визуального просвечивания с применением электронно-
оптических преобразователей (рис. 74), а также с изображе-
нием объекта через оптические линзы или на экране телеви-
зора [25].
В последние годы все большее применение находит ксеро-
радиография — процесс электростатического фотографирова-
ния в рентгеновских лучах. При таком способе контроля вместо
рентгеновской пленки используют пластинку, покрытую слоем
наэлектризованного полупроводника, например, селена. Способ
основан на том, что фотопроводящий слой, несущий равномер-
ный электростатический заряд, будучи подвергнут рентгенов-
скому облучению, изменяет величину заряда пропорционально
интенсивности радиации. Местные изменения величины заряда,
полученные при просвечивании детали, могут быть измерены
различными способами, а также преобразованы в видимое
изображение посредством распыления и осаждения тонкодис-
персного порошка, частицы которого несут заряд той же поляр-
ности, что и фотопроводящий слой. Осаждение порошка про-
исходит с разной плотностью. В результате получается тональ-
ное позитивное изображение детали. Разрешающая способность
метода очень велика и. практически составляет 12—15 линий:.
174
на 1 мм. Изображение легко стирается и пластинка может
быть экспонирована до 1000 раз. Отечественной промышленно-
стью выпускается установка КС-1 с использованием рентгенов-
ской установки РУМ-4.
При создании герметичных конструкций исключительно боль-
шое значение имеет плотность получаемых сварных или пая-
ных соединений. В связи с этим очень важен и широко приме-
няется контроль герметичности конструкций.
При определении герметичности конструкций производят
испытания: 1) конструкций в процессе проектирования новых
изделий; 2) первых опытных образцов новых изделий; 3) се-
рийных изделий.
Испытания конструкций в процессе проектирования новых
изделий проводятся на образцах по специально разработанным
программам, максимально приближающим условия испытаний
к эксплуатационным. В процессе проектирования герметичных
.агрегатов в большинстве случаев проводят испытания герме-
тичности экспериментальных моделей отсеков, а нередко и спе-
циально изготовленных натурных образцов в условиях, близ-
ких к эксплуатационным, с повторными нагружениями при
разных температурах.
Испытания герметизированных конструкций в серийном
производстве имеют основной целью регистрацию ниличия или
отсутствия течей, отыскание мест течей снаружи и внутри ап-
паратов. Иногда это представляет весьма серьезную задачу.
В связи с этим в отечественной и зарубежной практике
используют множество различных способов обнаружения не-
плотностей в сварных и паяных соединениях. Первым этапом
такой проверки большинства герметизированных конструкций
(топливных баков, отсеков и т. п.) летательных аппаратов
-обычно является испытание избыточным давлением воздуха
или жидкости. Места течей при этом часто определяют с по-
мощью мыльной пленки, наносимой на наружную поверхность
изделия. Таким образом можно определить течи величиной до
3 -133 -10-6 Па м3/мин.
Например, фирма Martin использовала ее при предварительных испы-
таниях на герметичность ракетных сварных корпусов, фирма Douglas заме-
няет мыльную пленку пленкой из специальной пластмассы. Образующиеся в
местах течей пузырьки, лопаясь, оставляют хорошо заметные следы.
Аналогичным образом места течей устанавливают при подаче сжатого
воздуха или газа в проверяемый агрегат, погруженный в воду. В этом слу-
чае определяются течи величиной до 133-10~5 Па м3/мин. Фирма Grumman
(США) с успехом использует химический метод. Сварные или паяные швы сна-
ружи покрывают тканевыми лентами, пропитанными фенолфталеином, а испы-
туемый агрегат заполняют парами аммиака под двалением 0,21-105 Па. В ме-
стах утечки паров аммиака фенолфталеин через 1 мин приобретает розовую
окраску.
Метод контроля с использованием гелия обладает высокой чувствитель-
ностью. Неплотности, дающие утечку гелия 133-1О-6 Па м3/с обнаруживают
менее чем за 5 мин. Выдержка до 12 ч позволяет определить неплотности с
утечкой гелия 133-(10~7-4-5-10~8) Па м3/с. Высокая разрешающая способ-
175
ность метода часто позволяет исключить применение сложных электронных^
голлоидных и массоспектрометрических течеискателей, требующих высоко*
квалифицированного обслуживания. Также применение находит гидроиспы-
тание герметичных конструкций.
Широкое распространение получает способ испытания герметичных аг-
регатов летательных аппаратов (особенно топливных отсеков) под избыточ-
ным давлением керосина, обладающего исключительно высокой проникаю-
щей способностью. Недостаток — трудность удаления керосина из неплот-
ностей после испытания.
В США применяют метод контроля флюоресцирующими веществами,,
растворенными в воде, заполняющей испытываемый агрегат. В процессе про-
верки испытуемое изделие освещают ультрафиолетовыми лучами. Такой
метод, по данным фирмы Rocketdyne, позволяет обнаруживать практически
все течи.
В последние годы за рубежом получили широкое распро-
странение различные электронные течеискатели, работающие
по принципу термоионного эффекта.
Рис. 75. Схема гелиевого течеискателя ПТИ-4А:
/—система откачки; 2 — трубопровод; 3 — баллон с гелием; 4 — струя ге-
лия; 5 — проверяемый отсек; 6 — корпус; 7 — дроссельный кран; 8, 9, Ц —
насосно-вакуумное оборудование; 10 — электроизмерительная схема; 12 —
масспектрометр; 13 — контрольный прибор; 14 — звуковой сигнал
На этом принципе основаны гелиевые течеискатели ПТИ-6,
ПТИ-4А (рис. 75). Их чувствительность при использовании
гелия составляет 5-133-10~9 Па м3/с.
При производстве летательных аппаратов, чтобы обеспечить
абсолютную надежность всех систем в полете, все большее
число агрегатов испытывают в условиях, близких к полетным
или одинаковых с ними. С этой целью проводят прочностные
гидравлические и вибрационные испытания.
Гидравлические испытания обычно проводят для изделий,
работающих под высоким давлением (элементов шасси, сосу-
дов, баллонов и т. п.), при этом давление в 1,5 раза больше
рабочего. Испытания проводят на специальных стендах
176
(рис. 76). Для полной гарантии безопасности испытуемый агре-
гат помещают в специальную бронированную камеру. Поэтому
стенд состоит из двух частей: пульта управления и бронирован-
ной камеры. О герметичности судят по устойчивости стрелки
манометра за время испытаний, указанное в технических усло-
виях. После гидравлических испытаний одним из описанных,
способов отыскивают места обнаруженных течей.
Рис. 76. Схема установки для гид-
равлических испытаний сварных
изделий:
1 — испытуемое изделие; 2 — броневая
стенка; 3 — контрольный манометр;
4 — горловина для заливки системы;
5 — компрессор
Рис. 77. Схема стенда для виб-
рационных испытаний топлив-
ных емкостей:
1 — топливный бак; 2 — платформа
стенда; 3— демпферы; 4 — вибра-
тор; 5 — крепление
Целью вибрационных испытаний является установление
участков конструкций, на которых рабочие режимы могут выз-
вать местные разрушения, образование несплошностей и т. п.
Их проводят на вибростендах (рис. 77). Режимы испытаний
установлены специальными техническими условиями. Напри-
мер, для топливных баков амплитуда колебаний равна 0,5 мм,,
частота 1800—2000 колебаний в мин, продолжительность испы-
тания 30 мин. Баки испытывают в заполненном состоянии. Для
узлов реактивных двигателей частота ш300 колебаний в мин,,
амплитуда — 0,2 мм. После проведения вибрационных испыта-
ний, как правило, изделия снова подвергают испытаниям на гер-
метичность.
Рассмотренные методы контроля готовых сварных или пая-
ных изделий относят к неразрушающим. Наряду с ними при-
меняются и методы с разрушением изделия. В ходе таких испы-
таний устанавливают способность конструкций выдерживать
заданные расчетные нагрузки и определяют разрушающие на-
грузки, то есть фактический запас прочности. При испытаниях
с разрушением схема нагружения должна соответствовать
условиям работы изделия. Число изделий, подвергающихся ис-
пытаниям с разрушением, устанавливается техническими усло-
виями и зависит от степени их ответственности, системы орга-
низации производства и степени его механизации.
177
Глава VII
ОСНАСТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
ПРОИЗВОДСТВА СВАРНЫХ И ПАЯНЫХ конструкций
От технологического процесса производства сварных и пая-
ных машиностроительных конструкций требуется обеспечение
возможности сокращения сроков освоения при одновременном
Достижении высокой производительности, качества и надежно-
сти выпускаемой продукции. Успешное решение этих задач в
значительной степени определяется оснащенностью технологи-
ческого процесса.
При изготовлении сварных и паяных изделий значительную
часть общего времени составляют сборочные и вспомогатель-
ные работы. С целью снижения производственного цикла необ-
ходимо создавать наиболее совершенные технологические про-
цессы и оснастку как для основных, так и для вспомогательных
'•операций. Степень оснащенности технологического процесса во
Многом определяется типом производства. Наиболее оснащены
технологические процессы при массовом и крупносерийном про-
изводстве и менее — при единичном и мелкосерийном. Это объ-
ясняется, в первую очередь, экономическими соображениями.
Для авиационной промышленности, как отмечалось, наиболее
характерно единичное, мелкосерийное и серийное производство.
’Однако оснащенность технологического процесса здесь доста-
точно высока. Так, в производстве современного тяжелого са-
молета для номенклатуры деталей и узлов 66 тыс. наименова-
ний изготовляется специализированная оснастка свыше 100 тыс.
наименований. Это объясняется, в первую очередь, высокими
требованиями, предъявляемыми к качеству продукции, слож-
ностью изготовляемых конструкций и многообразием номенкла-
туры изготовляемых изделий. Применение оснастки в этом
•случае является вполне обоснованным, ибо она позволяет, кро-
ме снижения трудоемкости и облегчения труда работающих,
обеспечивать надлежащую точность и взаимозаменяемость из-
делий. По характеру выполняемого процесса и поставленным
задачам приспособления классифицируют по схеме, представ-
ленной на рис. 78.
Кроме того, в зависимости от типа производства, приспособ-
ления подразделяют на универсальные, специальные и специа-
лизированные. Универсальные, например, винтовые струбцины,
распорки, призмы, столы, домкраты и т. п. могут быть исполь-
зованы на любой операции, которая соответствует функциям,
178
Рис. 78. Классификация оснастки по назначению
выполняемым данным приспособлением. Специальные или спе-
циализированные служат для выполнения определенной опера-
ции с определенным объектом (или группой однотипных объек-
тов) производства и потому могут быть использованы лишь на!
тех операциях, для которых они предназначены.
В зависимости от характера работы приспособления могут
быть ручными, механизированными и автоматизированными.
Ручные приспособления для приведения в действие требуют
затрат в основном ручного труда, механизированные исполь-
зуют какой-либо вид энергии (электрическую, сжатого воздуха
или жидкости и т. п.) и требуют значительно меньших физиче-
ских усилий. С помощью автоматизированных приспособлений
операции выполняются без непосредственного участия работа-
ющего и требуют затрат труда лишь на их настройку.
Приспособления также могут быть быстродействующими,
требующими минимальных затрат вспомогательного времени,
одно- или многоместными. В зависимости от габаритов изде-
лий приспособления могут быть переносными или стационар-
ными, последние, в свою очередь, делятся на неподвижные и
поворотные. Наибольший удельный вес в оснащении технологи-
ческого процесса производства сварных и паяных изделий обыч-
но приходится на приспособления, непосредственно связанные
с работами по сборке, сварке или пайке. Номенклатура сбороч-
но-сварочной оснастки очень многообразна и представляет наи-
больший интерес, так как проектирование и изготовление спе-
циальных приспособлений для сборки и сварки является одной
из наиболее трудных и ответственных задач технической под-
готовки производства при освоении новых конструкций. По-
этому в книге основное внимание уделяется вопросам, относя-
щимся, в первую очередь, к сборочно-сварочной оснастке. Од-
нако значительная часть излагаемых ниже общих положений
и рекомендаций в равной мере справедлива и для других ви-
ров оснастки в производстве сварных и паяных конструкций.
РАЗРАБОТКА СБОРОЧНО-СВАРОЧНОЙ
ОСНАСТКИ
Использование сборочно-сварочных приспособлений в техно-
логическом процессе предусматривает решение целого ряда
179'
^различных вопросов, основные из них: получение заданных
размеров сварных изделий и достижение их взаимозаменяе-
мости, упрощение технологии сборки и сварки и снижение тру-
доемкости сборочно-сварочных работ, предотвращение или
уменьшение деформаций сварных изделий и упрощение конт-
рольно-приемочных испытаний.
Сборочно-сварочная оснастка обладает рядом специфиче-
ских особенностей, отличающих ее от оснастки, обычно приме-
няемой в машиностроении.
Так, в приспособлении для механической обработки обычно
закрепляют отдельные детали или несколько деталей, жестко
связанных друг с другом. Изделие под сварку собирают обыч-
но из значительного числа различных деталей, установка кото-
рых на приспособлении ведется последовательно, а фиксирова-
ние их чаще всего осуществляется независимо друг от друга.
В приспособлениях для механической обработки крепление
.изделий должно обеспечить их полную неподвижность в про-
цессе обработки. В сварочных же приспособлениях свободное
перемещение свариваемых деталей за счет изменения их раз-
меров в процессе нагрева и остывания при сварке очень часто
является необходимым. В связи с этим в сварочных приспособ-
лениях часто применяют комбинированную сборку деталей,
предусматривающую жесткую установку одних деталей в соче-
тании со свободной установкой других, фиксируемых по раз-
метке или по жестко установленным деталям.
Сварочные приспособления, в отличие от приспособлений
для механической обработки, как правило, не воспринимают в
работе каких-либо значительных внешних усилий, кроме усилий
от зажимных элементов, собственного веса или веса устанав-
ливаемых деталей. С другой стороны, они подвержены воздей-
ствию местных высоких температур, развиваемых при прихват-
ке и, в еще большей степени, в процессе сварки. В связи с этим
•одной из важнейших функций таких приспособлений является
уменьшение деформирования конструкций, развивающегося
вследствие температурных воздействий. Эти особенности нужно
•обязательно учитывать при разработке сборочно-сварочной
оснастки.
Основными исходными данными при разработке сборочно-
сварочных приспособлений являются: производственная про-
грамма, конструкция изделия, технология сварки, требуемая
точность сварного изделия, условия эксплуатации приспособ-
лений.
По объему программы определяется степень необходимости
применения приспособления и допустимая сложность его кон-
струкции. При этом стоимость изготовления и эксплуатации
приспособления должна быть согласована с его экономически-
ми показателями, обусловленными уровнем и стабильностью
качества изделий, требуемой производительностью и снижением
180
трудоемкости. Наряду с экономическими требованиями необхо-
димо учитывать также требования улучшения условий и облег-
чения труда и полной безопасности в работе.
Для конструирования сборочно-сварочной оснастки большое
значение имеет технология изготовления тех изделий, для ко-
торых она предназначается. Технология изготовления сварного
изделия состоит из технологии изготовления деталей, из кото-
рых состоит это изделие, технологии сборки и технологии свар-
ки. Точность изготовления деталей сварного изделия определя-
ется способом их получения и качеством обработки. Детали на
сборку могут поступать после обработки ковкой, штамповкой,
резкой на ножницах, механической обработки и т. п. Детали
могут иметь определенные отклонения размеров и формы. Кон-
струкция разрабатываемого приспособления должна обеспечи-
вать возможность сборки в нем изделия с заданной точностью
из деталей с любыми допустимыми по техническим условиям
отклонениями. Анализ требуемой точности и качества сборки
дает возможность прежде всего установить, является ли специ-
альное приспособление на данной операции необходимым, или
же сборка с соблюдением всех технических условий возможна
с применением универсальных приспособлений.
При проектировании приспособлений необходимо учитывать
и тщательно анализировать технологию сборки, а также тех-
нологию и способ сварки.
Операции сборки обычно осуществляются в определенной
последовательности с наиболее удобной установкой и снятием
собираемого изделия. Отсюда вполне понятно, что конструиро-
ванию сборочно-сварочной оснастки должно предшествовать
составление технологии сборки. Технология и способ сварки, в
свою очередь, оказывают влияние на конструкцию приспособ-
лений. Основные виды сварки имеют свои отличительные осо-
бенности, учет которых необходим при разработке приспособ-
лений. Кроме того, при их разработке необходимо тщательно
учитывать условия эксплуатации (расположение в цехе, вид и
возможность использования источников энергии и др.), в зави-
симости от которых определяется общая компоновка и выби-
раются отдельные конструктивные элементы.
На основании всего вышеизложенного перед конструктором
сборочно-сварочной оснастки ставится исключительно серьезная
задача создания приспособлений производительных, надежных
и точных в работе, удобных и безопасных в обслуживании и
экономичных в производстве.
Порядок проектирования приспособлений. В целях достиже-
ния комплексной механизации работ, связанных со сборкой и
сваркой, для всего технологического процесса составляют ведо-
мость требуемой оснастки по каждой из этих операций с ука-
занием числа изделий, выпускаемых в смену, трудоемкости,
числа рабочих мест и т. д. Затем по сводной ведомости состав-
181
ляют технические задания на каждое из приспособлений,
К заданию должен быть приложен чертеж изделия со всеми
размерами и техническими условиями.
Проектирование приспособлений обычно выполняется в сле-
дующем порядке: а) по сборочному чертежу изделия опреде-
ляют базовую деталь и устанавливают базовые поверхности
для фиксирования или крепления в приспособлении; б) опре-
деляют усилия, действующие на приспособление в процессе его
эксплуатации; в) разрабатывают принципиальную схему при-
способления; г) разрабатывают конструктивную схему или эс-
кизную компоновку приспособления, расчетом или конструктив-
но определяют размеры его основных деталей; д) окончательно
оформляют конструкцию приспособления в виде сборочных
чертежей; е) определяют экономичность приспособления;,
ж) при благоприятных результатах расчета разрабатывают ра-
бочие чертежи приспособления.
При разработке эскизной компоновки необходимо тщатель-
но изучить условия работы будущего приспособления и опыт
создания существующих приспособлений для аналогичных опе-
раций. Разрабатывая эскизную компоновку, конструктор дол-
жен всегда стремиться к тому, чтобы приспособление обеспечи-
вало требуемое качество выполнения операции и в то же время
было простым по конструкции.
Кинематические расчеты сборочно-сварочной оснастки чаще
всего не сложны. Большую сложность представляют расчеты
деталей на работоспособность. Основными условиями, опреде-
ляющими работоспособность деталей сборочно-сварочных при-
способлений, являются: а) достаточная прочность при действии
постоянных нагрузок (силовые винты, упоры, зажимы, кропуса
и т. п.); б) сопротивляемость механическому износу (опорные
части, направляющие, поворотные устройства и т. п.); в) не-
обходимая жесткость в соответствии с установленными нагруз-
ками (основания, элементы зажимных и распорных устройств
и т. п.).
Стойкость поверхностей деталей приспособлений в отноше-
нии износа и выкрашивания гарантируется назначением соот-
ветствующих, проверенных в аналогичных условиях удельных
нагрузок или применением специальных конструктивных и тех-
нологических решений (поверхностной термообработки, смен’
ных рабочих элементов и т. п.). Жесткость конструкции прове-
ряется путем определения деформации ее элементов под дей-
ствием расчетных нагрузок. Однако необходимо учитывать, что
не всегда точно можно определить действующие усилия. Мно-
гие размеры деталей приспособлений расчетом на прочность
вообще нельзя определить, так как действующие на них усилия
незначительны, а случайные нагрузки трудно учитывать. Кро-
ме того, на размеры деталей сборочно-сварочной оснастки
влияет ряд других факторов, часто являющихся решающими:
182
©озможность ремонта и замены изношенных деталей, безопас-
ность использования приспособления, удобство его сборки
ди т. п.
В процессе конструирования оснастки используют два ме-
тода расчета: определение размеров деталей оснастки из усло-
вий прочности при действующих нагрузках и определение на-
пряжений в деталях оснастки известных размеров при извест-
ных действующих нагрузках.
Первый способ применяют редко. Более удобен второй, по
которому выполняют проверочный расчет. Располагая всеми
необходимыми размерами деталей из эскизной компоновки,
конструктор определяет действующие напряжения и, сопостав-
ляя их с допускаемыми, проверяет правильность конструктивно
выбранных размеров.
При конструировании приспособлений необходимо соблю-
дать ряд общих условий, основными из которых являются:
1.	Измерительные базы изделия — поверхности базовых де-
талей, от которых задаются размеры сопрягаемых элементов,
они должны по возможности совпадать с установочными база-
ми приспособления.
2.	Установочные базы приспособлений нужно стремиться
«совмещать с поверхностями, прошедшими механическую обра-
ботку, или с поверхностями, хотя и не обработанными механи-
чески, но гладкими и чистыми.
3.	При выборе схемы базирования необходимо обеспечить
возможность легкого и удобного съема собранного или сварен-
ного изделия с приспособления.
4.	Необходимо обеспечить свободный доступ к местам уста-
новки деталей, к местам их соприкосновения с зажимными уст-
ройствами и к местам сварки.
5.	Необходимо обеспечить возможность ремонта приспособ-
ления, восстановления его размеров и безопасность работы.
Технологичность приспособлений. Специальные приспособ-
ления изготовляют обычно в небольших количествах. Себестои-
мость каждого из них зависит от трудоемкости изготовления,
т. е. от сложности и технологичности конструкции. В связи с
этим конструкция приспособления должна быть отработана не
только в соответствии с предъявляемыми к ней требованиями
•с точки зрения выполнения данной операции, но и как любая
другая конструкция, с точки зрения ее технологичности.
Основой технологичности конструкции приспособления яв-
ляется простота конструктивных форм его деталей. Следующим
важным показателем технологичности является компактность,
конструктивная собранность деталей и всей конструкции в це-
лом. Компактность приспособления характеризуется его габа-
ритами, которые, в свою очередь, влияют на расход материа-
лов, объем обработки и т. п. Поэтому при разработке оснастки
необходимо стремиться к уменьшению габаритов приспособле-
на
а)
Рис. 79. Заготовка корпуса под-
шипника:
а — литая; б — сварная
ний, причем успешное решение
этой задачи в большинстве
случаев зависит от конструк-
тора. Необходимо также
стремиться к уменьшению
числа деталей, но не за счет
чрезмерного усложнения их
конструктивных форм и свя-
занной с этим последующей
обработки. Конструируя де-
тали, следует придавать им
такие формы, которые в про-
цессе изготовления позволяли
бы обойтись без применения сложных заготовок, где, возможно,
их нужно изготовлять с помощью сварки из труб, листов, про-
ката. Во многих случаях это позволяет упростить процесс из-
готовления приспособлений, существенно снизить объем меха-
нической обработки и уменьшить общую трудоемкость.
На рис. 79 показан пример замены литого корпуса подшип-
ника сварным. Для получения отливки нужно разрабатывать
технологию, изготовлять модели, форму и т. д. Для единичного
исполнения это дорого. Сварной же корпус изготовлен из тру-
бы и листа. Очень важным технологическим фактором, непо-
средственно влияющим на себестоимость приспособления, яв-
ляется точность и чистота обработки его деталей (рис. 80).
Рекомендуется избегать высокой точности обработки, а также
завышенных требований к чистоте обработанной поверхности
там, где это не вызывается условиями работы или изготовле-
ния. При выборе конструктивных форм деталей необходимо
одновременно продумывать способ обработки и, в зависимости
от последнего, уточнять ту или иную форму. Обрабатываемые
поверхности желательно располагать так, чтобы обработку их.
можно было осуществлять за одну установку детали или ре-
жущего инструмента. Обрабатываемые поверхности элементов
приспособлений не рекомендуется излишне увеличивать, так
как стоимость обработки при этом возрастает. Рекомендуется
также создавать посадочные места из листовых деталей с глад-
Рис. 80. Зависимость стои-
мости деталей от точности
обработки:
1 — отверстие; II — вал; —
сверление, шлифование, довод-
ка; Лц — обточка, шлифование,
доводка; 6j — сверление, шли-
фование; б j j — обточка, шли-
фование; ej — сверление, раз-
вертывание; вц—обточка; —
сверление; гц — холоднотяну-
тый пруток
184
кой поверхностью (рис. 81). Точность расположения осей уста-
навливаемых элементов достигается с помощью прокладок.
При этом отпадает необходимость обработки поверхности поса-
дочных мест. Не следует без надобности усложнять механиче-
скую обработку, детали по возможности нужно обрабатывать
обычным инструментом.
Рис. 81. Установка посадочных мест
на сварной раме приспособления:
1 — рама приспособления; 2 — посадочные
места
Рис. 82. Примеры экономичного
использования материалов при
конструировании приспособлений:
а — вал из сплошной заготовки; б —
вал из сварной заготовки, в — упор
со съемной рабочей частью; г — смен-
ная сварочная подкладка
Одной из важнейших характеристик большинства деталей
•является их масса, определяющая расход металла. Задача ра-
ционального использования и экономии металлов (особенно
цветных и дефицитных) должна быть постоянно в центре вни-
мания при конструировании технологической оснастки. Сни-
жать необходимо не только массу обработанных деталей, но и
массу заготовок, которая зависит от припусков на обработку,
т. е. способа получения заготовки и ее конфигурации, типа мате-
риала (рис. 82, а, б).
Особенно большое значение имеет экономия дорогостоящих
высоколегированных сталей и цветных металлов. Чтобы не
•расходовать дорогостоящий металл на всю деталь, рабочие эле-
менты из таких материалов делать целесообразно отъемными,
например, рабочие части упоров, подвергающиеся интенсивному
шзносу, сварочные подкладки из меди и нержавеющих сталей
и т. п. (рис. 82, в, г).
Технологичность конструкции приспособления достигается
также путем максимальной ее нормализации. Особенно это от-
носится к сборочно-сварочной оснастке, в первую очередь, к
выбору крепежа, пневмо- и гидроцилиндров, винтовых зажимов,
домкратов, редукторов и т. п.
185
Особенности изготовления сборочно-сварочной оснастки и
применяемые материалы. Точность изготовления приспособле-
ний зависит от их назначения и точности изготовления сварно-
го изделия. На отклонение размеров сварных изделий влияет
точность изготовления деталей, их деформация при сборке и.
сварке, погрешности при изготовлении элементов приспособ-
лений и их монтаже.
Таким образом, погрешности размеров изделия
АЛ = 28г- + ZSJt
где SSi и SSj — погрешности, соответственно не зависящие и
зависящие от приспособления.
При сборке изделия в приспособлении точность фиксации де-
талей зависит от качества и точности изготовления фиксирующих
элементов приспособления, точности их установки на основании,
деформации элементов приспособления под нагрузкой при сбор-
ке и сварке. В результате
SSj — 8Т + 8М 8Д,
где 8Т — погрешности в изготовлении элементов приспособле-
ния; 8М— погрешности монтажа приспособления; 8Д — погреш-
ности от деформации элементов приспособления при сборке и
сварке изделия.
Эти факторы необходимо учитывать при создании сборочно-
сварочной оснастки.
По точности изготовления можно выделить следующие груп-
пы элементов приспособлений:
1)	опорные части для крепления на них фиксирующих и
зажимных устройств;
2)	фиксирующие устройства;
3)	зажимные и распорные устройства. .
Опорные части приспособлений должны быть достаточно
прочны и жестки, чтобы не было коробления изделия в приспо-
соблении при прихватке или сварке прогиба самих опорных
частей. Так, для основания, выполненного в виде двухопорной
балки, допустимый прогиб
f < L/k,
где L — расстояние между опорами; k — коэффициент, завися-
щий от жесткости элемента 500-4-2000). Но в то же время
не рекомендуется увеличивать сечения элементов оснований,
так как это приводит к увеличению массы и габаритов приспо-
собления.
Фиксирующие устройства должны обеспечивать заданную
точность установки деталей в процессе сборки или сварки. В
связи с этим точность размеров приспособлений зависит от до-
пусков на изделие и допусков на изготовление самих фиксато-
ров. Обычно допуски на линейные размеры сборочно-сварочных
186
приспособлений равны 0,5—0,75 допуска на соответствующие
размеры устанавливаемых деталей изделия.
Зажимные и распорные устройства чаще всего изготовляют-
ся из механически обработанных деталей. Их механическую
обработку производят обычно по 3 и 4 классам точности. Важ-
ным моментом конструирования приспособлений является вы-
бор материала для его деталей. Разработанная конструкция
может не дать предполагаемого производственного эффекта,
если материалы будут выбраны неправильно. Это может при-
вести к быстрому износу деталей при эксплуатации, поломке и
преждевременному выходу приспособления из строя.
Основным условием правильного назначения материала яв-
ляется обеспечение нормальной работы детали в течение за-
данного срока службы. Это определяется, с одной стороны,
прочностными характеристиками материала, его износостойко-
стью, коррозионной стойкостью и т. д., с другой стороны,—-эко-
номическими соображениями. Снижение затрат на изготовление
оснастки и уменьшение расхода материалов должны всегда
быть в центре внимания.
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТЬ
ПРИМЕНЕНИЯ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ
Целесообразность применения сборочно-сварочной оснастки
определяется количественными и качественными изменениями
в технологическом процессе сборки и сварки, обусловливающи-
ми повышение его экономичности. Хотя большинство специаль-
ных и специализированных приспособлений проектируют для
одной определенной операции, при оценке экономичности при-
способления следует исходить не только из целесообразности
его использования на данной операции, но и учитывать, каким
•образом это отразится на производственном цикле в целом.
Максимально допустимая стоимость приспособления.
-^тах	&	,
где и — средняя стоимость одного нормо-часа производственно-
го рабочего; е — экономия времени в нормо-часах на единицу
изделия при использовании приспособления; Р—процент на-
кладных расходов на заработную плату; п—годовая програм-
ма собираемых изделий; k — коэффициент годовых расходов;
1 а
здесь i — срок амортизации или срок использова-
ния приспособления; g — часть общих накладных расходов,
связанных с применением приспособления.
Анализируя формулу, МОЖНО отметить, ЧТО Атах тем выше,
чем больше экономия при внедрении приспособления и больше
187
производственная программа. Увеличение срока амортизации
также влияет на увеличение Xmax.
При разработке приспособления конструктору необходимо
учитывать его экономическую целесообразность и в связи с
этим хотя бы ориентировочно определять экономический эф-
фект от его применения. Однако нужно отметить, что теорети-
ческий расчет экономической целесообразности выбора приспо-
соблений во многих случаях оказывается весьма сложным.
Учитывая это, нужно применять упрощенные, основанные на
опыте завода, способы расчета. Один из таких способов при-
водится ниже [30].
Если стоимость приспособления А, а экономия за принятый
срок окупаемости от его применения равна В, то применение
приспособления будет экономически целесообразно лишь при
А<В, и тогда абсолютная экономия Е = В—А. Обычно срок
окупаемости для простых приспособлений 1 год и для слож-
ных 2 года. Стоимость приспособления A = NC, где N — чис-
ло деталей приспособления; С — опытный коэффициент, завися-
щий от сложности приспособления.
В других случаях A — Gj+m, где G — количество нормо-ча-
сов, затраченных на изготовление приспособления; / — стои-
мость одного нормо-часа в инструментальном цехе; т — стои-
мость материалов, требующихся для изготовления приспособ-
ления.
Приблизительно G можно определить по чертежу приспо-
собления G = Lx, где х—коэффициент, характеризующий слож-
ность чертежа; L — средняя трудоемкость изготовления приспо-
собления, установленная на основе статистических данных о
трудоемкости уже внедренных конструкций. Тогда стоимость
изготовления сконструированного приспособления Lxj а его
полная стоимость Lxj+m.
Если внедряемое в производство приспособление заменяет
ручной труд, то
В
А-^-
100
Если внедряемое приспособление должно заменить сущест-
вующее приспособление, то нужно учесть балансовую стои-
мость последнего У. Тогда
Е = В — А = uein (1 -j- — — А-------------У — А
\	100/	100
или
Е — uein, f 1 + —— (Lxj 4- m) (— -4- 1 — У.
< юо/ v ' г Люо^ /
Однако в производстве ответственных конструкций, как ра-
нее отмечалось, целесообразность применения приспособление
188
на той или иной операции может определяться не только эко-
номическими показателями, но и возможностью достижения
высокого и стабильного качества изделий, их взаимозаменяе-
мости и надежности.
ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ СБОРОЧНО-СВАРОЧНОЙ
ОСНАСТКИ
Сборочно-сварочная оснастка по своему назначению может-
быть подразделена на:
а)	сборочную для выполнения сборочных работ и при-
хватки;
б)	сварочную приспособления для выполнения сварки;
в)	комбинированную сборочно-сварочную для выполнения
сборки и сварки в одном приспособлении.
Каждый из этих видов приспособлений выполняет опреде-
ленные функции. Основное назначение сборочных приспособле-
ний заключается в обеспечении необходимой последовательно-
сти сборки деталей, их фиксировании в нужном положении,
обеспечении необходимой точности сборки по размерам, форме,,
величине зазоров и т. п. и обеспечении выполнения последую-
щей прихватки.
Сварочные приспособления должны обеспечить требуемое-
качество сварки тем или иным способом и уменьшение дефор-
маций. Они состоят из фиксаторов, прижимов, стягивающих
распорных и специальных устройств. Некоторые из этих эле-
ментов самостоятельно могут служить в качестве универсалы
ных приспособлений. Установка таких элементов в соответст-
вующей комбинации на специальном основании позволяет
создавать специализированные приспособления для выполнения
сборочных работ.
Фиксаторы служат для ориентировки собираемых деталей
в приспособлении и фиксации их в определенном положении.
В эту группу входят упоры, установочные пальцы, призмы,
шаблоны.
Упоры предназначены для фиксации и крепления одной или
двух деталей в горизонтальной или вертикальной плоскости.
Их конструктивное выполнение весьма разнообразно. Имеется
четыре основных типа упоров:
1-	Постоянные (рис. 83, а), крепящиеся в приспособлениях
с невысокой точностью и малым сроком эксплуатации с по-
мощью сварки. Рабочие поверхности упоров часто делаются'
съемными и изготовляют из сталей 45 и 45Х с последующей
закалкой.
2.	Съемные (рис. 83, б) применяются для изделий, имеющих
выступающие части, которые мешают снятию их с приспособ-
ления после сборки и прихватки. Они снимаются после каждой
операции и крепятся с помощью винтов или шпилек.
189-
Рис. 83. Типы упоров в приспособлениях:
а — постоянный; б — съемный; в — поворотный;
г — откидной
3.	Поворотные (рис.
83, в) используются в тех
же случаях, что и съем-
ные упоры. Они могут
свободно поворачиваться
вокруг оси, установлен-
ной на рабочей поверх-
ности приспособления.
В рабочем положении
они крепятся с помощью
зажимной гайки или
штыря.
4.	Откидные (рис.
83, г) применяются в тех
же случаях, что съемные
и поворотные. Такие упоры, в отличие от поворотных, свободно
поворачиваются вокруг оси, располагаемой не на рабочей по-
верхности .приспособления.
При конструировании упоров, как правило, никаких расче-
тов не производят, размеры выбирают из конструктивных сооб-
ражений, исходя из условий эксплуатации и технологии изго-
товления.
Установочные пальцы используют для установки и фикси-
рования деталей по их отверстиям. Для изготовления пальцев
чаще всего применяют сталь 20 с цементацией поверхности на
глубину 0,8—1 мм и закалкой на твердость (HRC 55-4-60).
В зависимости от типа собираемых деталей пальцы могут быть
запрессованными в основание приспособления, вставными и
откидными (рис. 84).
Призмы предназначаются для фиксации оси цилиндрических
деталей. Их изготовляют из того же материала, что и пальцы.
Призмы бывают жесткие и регулируемые. Наклонные опорные
Рис. 84. Установочные пальцы и призмы:
а — запрессованный палец; б — вставной палец; в — откидной
палец; г — раздвижная призма; д — ложемент
190
поверхности в них могут сдвигаться и раздвигаться в зависи-
мости от диаметра изделия (рис. 84, г) с помощью винта. К этой,
же группе можно отнести и специальные ложементы, применяе-
мые в приспособлениях для фиксации крупногабаритных изде-
лий, по форме отличных от тел вращения (рис. 84, д'). Обычно-
ложементы изготовляют из СтЗ или дерева-плиты (для легких,
сплавов), при необходимости их рабочую поверхность можно
обшивать кожей, фиброй, войлоком.
Для установки и фиксации в приспособлении деталей отно-
сительно других деталей этого же узла или каких-либо опор-
ных поверхностей контура изделия используют шаблоны. Их.
изготовляют из Ст5 и Стб.
Прижимы предназначаются для закрепления в определен-
ном положении деталей при сборке и прихватке и предотвра-
щения смещения изделий в процессе сварки или пайки.
По конструктивному исполнению различают постоянные, по-
воротные и откидные прижимы. Поворотные и откидные ис-
пользуют, когда съем прихваченного или сваренного изделия с
приспособления затруднен. По способу получения усилия зажа-
тия их можно подразделить на механические, пневматические^
гидравлические и магнитные.
Механические прижимы. К ним относятся клино-
вые, винтовые, рычажные и др. Клиновые прижимы являются
наиболее простыми в изготовлении и позволяют создавать боль-
шие усилия зажатия. По производительности этот тип относит-
ся к медленнодействующим. Клиновые прижимы, не связанные
с другими звеньями (пневматическими, рычажными, винтовы-
ми и др.), должны быть самотормозящими, т. е. угол скоса кли-
на должен быть меньше угла трения между клином и деталью.
Клиновые прижимы для тонколистовых конструкций использу-
ют очень редко. Более широкое применение находят комбини-
рованные клиновые устройства (рис. 85). Клиновые механизмы:
в сочетании с пневматикой широко применяются в приспособ-
лениях в виде элементов одностороннего призматического кли-
на, многогранной усеченной пирамиды или конуса. Клиновые*
механизмы просты в изготовлении, надежны в работе и имеют
небольшие размеры. Сила зажатия, создаваемая клиновым
механизмом, возрастает с уменьшением угла наклона клина а,
Рис. 85. Комбинированный
пневморычажный прижим с
плоским односкосным клином:
1 — рычаг; 2 — клин; 3 — ролик; 4—
пневмоцилиндр
191
Рис. 86. Винтовые при-
жимы:
а — откидной; б — поворот-
ный; в — опора винта
/но при этом значительно увеличивается перемещение клина,
необходимое для зажатия детали. Кроме того, увеличиваются
потери на трение и уменьшается КПД передачи. Для уменьше-
ния потерь на трение следует устанавливать роликовую опору
для клина и ролик на конце передающего плунжера или ры-
чага.
Винтовые прижимы являются наиболее распространенным
типом механических прижимов (рис. 86). Они состоят из кор-
пуса, винта и гайки. При зажатии в них вращается винт, иногда
гайка. Для предохранения от повреждения поверхности зажи-
маемой детали и увеличения площади соприкосновения концы
винтов снабжаются специальными опорными элементами —
башмачками. Винтовые прижимы являются силовыми звенья-
ми приспособления, а поэтому должны обладать достаточной
прочностью и жесткостью. В связи с этим при конструировании
основные элементы прижима рассчитывают. Винты в прижим-
ных устройствах изготовляют с треугольной, прямоугольной и
трапецеидальной резьбой и при работе испытывают напряжения
сжатия, растяжения и кручения. Наименьший внутренний диа-
метр винта
где Рй — расчетное усилие, Pq = Pzq, здесь Р — осевое усилие
на винте; г0 — коэффициент, при отсутствии башмачка z0 = 2, с
башмачком г0=1,4; тк — допустимое напряжение кручения.
Если свободная длина винта />10 dD, надо провести прове-
рочный расчет винта на продольный изгиб.
В большинстве винтовых зажимов требуется, чтобы винт
был самотормозящим. Для этого должно быть соблюдено усло-
вие а<р, где а — угол подъема резьбы на среднем диаметре
винта, а р — угол трения в паре винт — гайка. Винт также нуж-
но проверять на сжатие и кручение. Соответствующим образом
рассчитывают гайку. Корпус прижима проверяют на изгиб и,
если нужно, на сжатие или растяжение.
Рычажные прижимы очень разнообразны по конструкции и
•являются быстродействующими. Рычажные прижимы обычно
192
широко применяют в специальных приспособлениях. В конст-
рукции такого прижима почти всегда существует регулируемое
звено, позволяющее при данной рычажной системе закреплять
детали различной толщины или компенсировать неточность со-
прягаемых элементов. На рис. 87, а показан один из распрост-
раненных видов рычажных прижимов. Рычаг 3 крепится с по-
мощью пальца 2 на стойке 1, а с помощью пальца 5 в стойке
6. В средней части рычага имеется упорный винт 4, являющий-
ся регулируемым звеном прижима.
Рис. 87. Рычажные прижимы:
а — с регулируемым звеном; б — ком-
бинированный
Рис. 88. Эксцентриковые прижимы
Очень часто рычажные механизмы используют в качестве
усилителей приводов. Поэтому распространены комбинирован-
ные рычажно-винтовые, пневмо-рычажные и другие прижимы
(рис. 87,6), повышающие усилия на закрепляемом звене при
прижиме элементов конструкций больших сечений и сложной
конфигурации.
Эксцентриковые прижимы чаще применяют в оснастке для
серийного производства. Основное их достоинство — быстрота
действия. В сборочно-сварочных приспособлениях применяют
только круглые эксцентрики, устанавливаемые в горизонталь-
ной или вертикальной плоскости (рис. 88,а). В силовом отно-
шении действие круглого эксцентрика аналогично клиновому
зажиму. Наиболее часто используют эксцентрики самотормозя-
щего типа. Условие самоторможения (рис. 88, 6).
2e/D < f,
где е — эксцентриситет; D—диаметр эксцентрика; f — коэффи-
циент трения эксцентрика с деталью. Обычно задается е=34-’
4-6 мм; /5 = 404-80 мм.
Пружинные прижимы в сборочно-сварочной оснастке приме-
няют, главным образом, для зажатия небольших тонких деталей
и в приспособлениях для пайки. Усилие зажатия обычно неве-
лико. Требуемый диаметр пружины и диаметр проволоки выби-
7 Зак. 362	1 93
рают по соответствующим нормалям и рассчитывают на кру-
чение:
nd3 D
Тс ^s’
16r
где Q — сила зажатия; d — диаметр проволоки; г — средний
радиус пружины; Rs — допускаемое напряжение на кручение,,
принимаемое для пружинной проволоки (400 МПа).
Величину сжатия пружины f, соответствующую силе, можно1
определить из соотношения
1 d4G
где G — модуль сдвига, (80 ГПа); i — число витков пружины.
Величину сжатия всегда выбирают несколько больше рас-
четной для получения некоторого запаса осадки и возможности,
регулировки.
Пневматические и гидравлические прижимы.
В сборочно-сварочной оснастке этот тип прижимов исполь-
зуют очень широко. Основные их достоинства заключаются в
быстроте действия и возможности дистанционного управления,
когда одновременно требуется провести зажатие в нескольких,
точках детали. Особенно часто их используют для закрепления
крупногабаритных деталей или свариваемых кромок большой
протяженности. Пневматические и гидравлические прижимы
бывают специализированные (для крупносерийного производ-
ства) и универсальные со сменными рабочими элементами (для
мелкосерийного производства).
Конструкция пневмоприжимов зависит от типа приспособ-
ления, характера зажатия детали, способа подачи воздуха:
и т. п. Например, в неподвижных приспособлениях воздух под-
водится к прижимам непосредственно от распределительного1
крана, а в поворотных — через цапфу поворотного приспособ-
ления. Если поворот приспособления производится вместе с
пневмоцилиндром, то воздух подается с помощью гибкого»
шланга или через специальную пневмораспределительную
муфту.
Пневматические прижимные устройства для сборочно-сва-
рочной оснастки обычно состоят из силового пневматического
привода, механизма передачи зажимающего действия от приво-
да к изделию и аппаратуры управления.
В качестве силового привода в современных пневматических
прижимных устройствах наиболее часто используют поршневые
цилиндры и диафрагменные пневмокамеры.
Поршневые цилиндры (рис. 89) бывают двустороннего дей-
ствия, в которых перемещение поршня в обе стороны в цилинд-
ре осуществляется за счет подачи сжатого воздуха, и одно-
стороннего, в которых движение в одну сторону (рабочее) осу-
194
Рис. 89. Пневмоцилиндры двустороннего (а) и одностороннего (б) действия;
/ — корпус цилиндра; 2 — шток; 3 — поршень; 4 — крышка; 5 — уплотнение
ществляется за счет подачи сжатого воздуха, а возвращение —
за счет пружины или собственной массы рабочих элементов
прижима. Расчет пневмоприжима сводится, в первую очередь,
к определению диаметра поршня с целью создания определен-
ного усилия.
Полная движущая сила на штоке цилиндра при подаче воз-
духа со стороны штока
P = PqJL(D* — (P),
при подаче воздуха с противоположной стороны
ziD2
Р = Р0
4
где Ро — давление сжатого воздуха в сети; D — внутренний
диаметр цилиндра; d — диаметр штока.
Только часть движущей силы может быть использована для
•создания усилия зажатия, так как нужно преодолеть трение в
цилиндре и сальнике, а в цилиндрах второго типа—противо-
действие пружины При уста-
новке пневмоцилиндров особое
внимание необходимо уделять
•состоянию уплотнений.
Диафрагменные силовые при-
воды (рис. 90) представляют
собой замкнутую камеру, разде-
ленную на две полости эластич-
ной диафрагмой из плотной ре-
зины на тканевой основе. Диаф-
рагма опирается на диск, скреп-
ленный со штоком, связанным,
в свою очередь, с механизмом
зажатия. Сжатый воздух, посту-
пая в рабочую часть камеры,
Рис. 90. Прижимное устройство
с диафрагменным приводом
7*
195
воздействует на диафрагму, деформирует ее и перемещает диск
и шток. Такие приводы имеют ряд положительных качеств по
сравнению с цилиндрическими. В них исключается утечка воз-
духа из рабочей части камеры, изготовление камеры проще и
дешевле, так как отсутствуют сальники; камеры имеют мень-
шую массу и габариты, долговечны и несложны для ремонта,,
менее прихотливы в работе. Основным недостатком таких при-
водов является небольшой ход штока (40—50 мм), что необ-
ходимо учитывать при выборе силового устройства.
Для расчета движущей силы на штоке диафрагменного при-
вода можно использовать формулу
Р = aFP0,
где F — площадь подвижной части мембраны, на которую дей-
ствует давление воздуха; Ро — давление воздуха в камере; а —
коэффициент, учитывающий потери движущей силы, вследствие
заделки мембраны во фланцах камеры; для эластичной мем-
браны а = 1/3.
Полезная сила на штоке Рп = Р—Рж, где — сила проти-
водействия пружины.
В качестве механических элементов зажимных устройств,
передающих зажимающее действие на изделие, применяют ры-
чажные, клиновые, эксцентриковые и винтовые механизмы. Не-
редко такие механизмы работают в различном сочетании, что
позволяет получать весьма большие усилия зажатия.
Наиболее часто используют пневморычажные и пневмокли-
новые зажимные устройства (рис. 91).
Кроме указанных устройств с силовым приводом в виде ци-
линдров и камер в приспособлениях используют также пневмо-
прижимные устройства с гибким шлангом (рис. 92). Воздух из
сети подается в эластичный шланг, который, распрямляясь,,
приводит в движение рабочие элементы прижимного устрой-
ства и создает усилие зажатия. Такие устройства позволяют
существенно уменьшить габариты приспособления и применя-
ются там, где размещение пневмоцилиндров и пневмокамер не-
возможно или нерационально. Примерами такого устройства
Рис. 91. Комбинированные пневморычаж- Рис. 92. Пневмошланговое при-
ные прижимы	жимное устройство
196
являются широко распространенные приспособления с пневмо-
прижимами клавишного типа для сварки тонких материалов,
поджатия сварочной подкладки в приспособлениях для сварки
плавлением и т. п. В некоторых случаях создание усилия при-
жима достигается с помощью вакуума за счет разности давле-
ний во внутренней и наружной полостях пневматического уст-
ройства.
Близкими по принципу действия к пневматическим прижи-
мам являются прижимные устройства с гидравлическим приво-
дом. Их применяют в тех случаях, когда требуется создавать
большие усилия зажатия, а применение пневмоцилиндров нера-
ционально, так как их диаметры были бы ^300 мм.
Гидравлические приводы могут работать при большом вход-
ном давлении рабочей среды. Следовательно, при меньшем диа-
метре поршня они могут создавать значительные усилия, по
сравнению с пневматическими устройствами являются медленно
действующими. В качестве рабочей среды обычно использу-
ют масло. Этот тип зажимных устройств применяют в основном
для зажатия массивных деталей большой толщины.
Магнитные прижимы. Кроме отмеченных выше при-
жимных устройств, в сборочно-сварочной оснастке для изде-
лий из ферромагнитных материалов используются магнитные
прижимы. Они весьма компактны и удобны в работе. Особенно
удобно их применять при сборке и сварке листовых деталей
большой протяженности (рис. 93). Однако в производстве та-
кие прижимы используют редко из-за сложности изготовляемых
изделий и применения большого количества немагнитных мате-
риалов.
Стягивающие и распорные устройства. К этой группе эле-
ментов сборочно-сварочной оснастки относятся домкраты, стяж-
ки и распорные устройства.
Домкраты служат для создания опорных баз при установке
деталей силового воздействия на элементы собираемого изде-
лия с целью прижима их друг к другу, поджатия сварочных
подкладок с обратной стороны свариваемых кромок. В техно-
логической оснастке, как правило, используют только механи-
ческие домкраты: винтовые и реечные. Наиболее распростране-
ны домкраты первого типа. По характеру установки на корпусе
приспособления они могут быть постоянными, съемными и от-
кидными. Подъем может осуществляться за счет вращения вин-
та или гайки. Домкраты являются силовыми элементами, по-
этому их рассчитывают, как и винтовые прижимы.
Рычажно-реечные домкраты применяют при сборке в стес-
ненных условиях, где затруднена установка винтового дом-
крата.
Стяжки предназначаются для стягивания двух или несколь-
ких деталей при сборке, выравнивания кромок и т. п. Они раз-
личаются по конструктивному исполнению и характеру приво-
197
Рис. 93. Электромагнитный при-
жим:
(/ — сердечник электромагнита; 2 — об-
мотка; 3 — собираемые детали; 4 —
сварочная подкладка с винтовым при-
жимом
Рис. 94. Механические стяжки:
а — комбинированная рычажно-винтовая; б —>
кольцевая; в — эксцентриковая
да. По конструктивному исполнению стяжки бывают стоечные,
кольцевые и специальные, а по способу приведения в дейст-
вие — винтовые, эксцентриковые, рычажные и комбинирован-
ные (рис. 94).
Их часто используют для стягивания и выравнивания кро-
мок при сборке обечаек под сварку. Для тонколистовых мате-
риалов обычно применяют кольцевые стяжки, изготовленные
из тонкой стальной ленты, троса, спрофилированного по окруж-
ности элемента и т. п., с эксцентриковым, винтовым или рычаж-
ным прижимом.
Распорные устройства предназначаются для выравнивания
кромок собираемых обечаек, калибровки сваренных цилиндров,
выпрямления вмятин, поджима сварочных подкладок и т. п.
По конструктивному исполнению они очень разнообразны
(рис. 95). Для сварных цилиндрических изделий и изделий дру-
гих форм тел вращения особенно широко применяют винтовые
распорки с радиально расположенными винтами (рис. 95, а).
В сборочно-сварочной оснастке для сборки цилиндрических
изделий и поджима сварочных подкладок часто применяют спе-
циальные распорные устройства — клиновые или пневматиче-
ские (рис. 95, в). В них сварочная подкладка 1 устанавливается
на корпусе разжимных секторов 2. Секторы разжимаются с
помощью пневмопривода (цилиндра или камеры) 3 или клина
4, приводимого в движение силовым винтом или пневмоприво-
дом.
Такие устройства позволяют калибровать кромки тонкостен-
ных обечаек и осуществлять надежный поджим сварочной под-
кладки. Зазоры между секторами подкладки в разжатом со-
стоянии выбирают с помощью клиновых вставок 5, укреплен-
198
Рис. 95. Распорные устройства:
а — винтовое с радиально расположенными винтами; б — клиновое; в — пневматическое
них на концах секторов. В момент сжатия секторов эта вставка
выжимается из зазора и отходит вниз; при разжиме она пру-
жиной проталкивается вверх и входит в зазор. Для облегчения
обратного хода секторов при сжатии устанавливают пру-
жины 6.
Иногда при сборке тонколистовых обечаек с целью получе-
ния большей жесткости и точности контура кромок используют
одновременно стяжку и распорное устройство.
Подобные устройства применяют в приспособлениях для из-
делий, выполняемых контактной сваркой и сваркой плавлением.
К. специальным устройствам можно отнести сварочные под-
кладки и узлы их крепления, устройства для удержания флюса
при автоматической и полуавтоматической сварке под флюсом,
копирные устройства, элементы привода, устройства для пере-
мещения изделия в процессе сборки и сварки и т. д. Эти уст-
ройства проектируют в соответствии с технологическим процес-
сом, они являются частью сборочно-сварочной оснастки.
Сварочные подкладки, как правило, используют при сварке
плавлением и в некоторых случаях контактной сварки (при-
хватка односторонняя). Обычно подкладка изготовляется в ви-
де сменного вкладыша, укрепляемого в пазу основания плиты,
через которую передается поджимающее усилие от различных
устройств с винтовыми, пневматическими и т. п. приводами (см.
рис. 82, г).
Для сварки некоторых химически активных материалов,
например, титана применяют металлические подкладки, обес-
печивающие при сварке поддув инертного газа с обратной сто-
роны шва. Иногда также используют водоохлаждаемые под-
кладки со специальными каналами для пропуска газа или
воды.
При дуговой автоматической сварке материалов большой
толщины в качестве подкладки иногда используют флюсовые
подушки.
199
При сварке под флюсом применяют различные флюсоудер-
живающие устройства, предназначенные для формирования и
удержания флюсового валика нужной формы. Конструкция та-
ких устройств соответствует конфигурации изделия и методу
сварки.
При электрошлаковой сварке и в некоторых случаях при
автоматической дуговой сварке применяют устройства для
принудительного формирования и ускоренного отвода теплоты
от сварочной ванны. Такие устройства изготовляют в виде по-
лых медных шин с водяным охлаждением, которые перемеща-
ются в процессе сварки (рис. 96). При сварке швов небольшой
длины формирующие шины неподвижны и простираются на
всю длину соединения, образуя кристаллизатор для направляе-
мого металла.
При автоматизированных методах сварки плавлением, когда
получают швы, по форме отличные от прямолинейных и коль-
цевых, в оснастку вводят различные копирные устройства, на-
пример, для автоматической дуговой обварки штуцеров и гор-
ловин на цилиндрических поверхностях, днищах и т. п. Копир-
ные устройства изготовляют по конфигурации сварного соеди-
нения, они служат для перемещения в процессе сварки свароч-
ной головки или изделия.
В некоторых случаях, особенно при сварке продольных и
кольцевых швов большой протяженности, приспособления снаб-
жают специальным приводом для перемещения изделия или
сварочных головок с нужной скоростью. В зависимости от сте-
пени механизации процесса привод может быть ручным, элек-
тромеханическим, пневматическим и гидравлическим, а переме-
щение непрерывным (при автоматической сварке плавлением и
контактной шовной) или прерывистым, шаговым (при контакт-
ной точечной сварке и прихватке, шаговой сварке).
Отдельные элементы оснастки (прижимы, стяжки, распор-
ные устройства и т. п.)
сами в некоторых слу-
чаях могут служить уни-
версальными приспособ-
лениями.
Для выполнения сбо-
рочно-сварочных работ
водц Для изделий сложной
*— конфигурации, требую-
Рис. 96. Схема с подвижным
формирующим кристаллизато-
ром для электрошлаковой
сварки:
1 —медные формирующие башмаки;
2— ванна расплавленного металла;
3 — электроды; 4 — шлаковая ванна
200
щих достижения высокого качества и взаимозаменяемости,
необходимо создавать специализированную и специальную
оснастку. Обычно такая оснастка предназначена для выполне-
ния нескольких операций: сборки и прихватки; сборки и свар-
ки; сборки, сварки и контроля; сборки, сварки и механической
доработки.
Такие приспособления создаются путем комбинации в нуж-
ном порядке отдельных элементов на общей раме или основа-
нии, соответствующих по габаритам и форме изготовляемому
изделию.
Рис. 97. Основания универсальных сборочных стен-
дов
В зависимости от назначения оснастки, конфигурации изде-
лий и типа производства большую часть используемой при
сварке оснастки можно разбить на группы. Для выполнения
работ, связанных со сборкой и прихваткой, служат сборочные
стенды, сборочные стапели, приспособления кондукторного типа.
Сборочные стенды представляют собой конструкции с одной,
чаще всего неподвижной, базовой поверхностью (обычно гори-
зонтальной) с установленными на ней крепежными устройства-
ми (фиксаторами, прижимами и т. п.). В зависимости от типа
производства и степени оснащенности технологического процесса
стенды могут быть универсальными и специализированными.
На универсальных стендах крепежные элементы обычно
съемные и устанавливаются для каждого типа изделий в соот-
ветствии с чертежом на изделие. Основания (плиты) изготов-
ляют литыми из чугуна, а рамы и козлы — сварными (рис. 97).
В производстве тонколистовых конструкций летательных ап-
паратов, как правило, применяют специализированные сбороч-
ные стенды, предназначенные для определенных видов или
групп изделий. Крепежные элементы на них бывают постоян-
ными или подвижными и имеют специализированные рабочие
части. Такие стенды используют для сборки и прихватки эле-
ментов шасси самолетов, рам крепления двигателей, сборки
панелей и т. п. (рис. 98). Фиксирование и закрепление деталей
на стендах обычно выполняется в одной плоскости.
Сборочные стапели применяют в тех случаях, когда крупно-
габаритные детали имеют сложную конфигурацию (емкости,
201
2
Рис. 98. Специализированный стенд для сборки под-
коса шасси:
1 — основание стенда; 2 — фиксирующие пальцы; 3 — ложе-
менты; 4 — деталь
отсеки, панели, удлинительные и реактивные трубы, мотогон'
долы и т. п.) и их крепят в различных плоскостях.
Стапель состоит из сварной рамы или основания (корпуса),
соответствующего по форме и габаритам изделию, с укреплен-
ными на ней крепежными элементами. В стапелях можно соби-
рать плоские панели, а также панели с профилями (рис. 99).
Рис. 99. Вертикальный стапель для сборки плоских или слегка изогнутых
панелей:
/—рама; 2 — шаблон; 3 — обшивка; 4 — профиль; 5 — шарнир; 6 — рубильник
202
Рис. 100. Стапель для сборки продольного стыка обечайки
Детали прижимаются съемными рычажными прижимами —
рубильниками, облицованными резиновыми прокладками. При
вертикальном расположении собираемой панели достигается
экономия производственной площади, а также облегчается свер-
ление отверстий и установка монтажных болтов и фиксаторов.
Стапель для сборки продольных стыков обечаек показан на
рис. 100. Обечайка 8 укладывается в ложементы 7 и закрепля-
ется рубильником 9. Торцы обечайки прижимами 4 фиксируют-
ся на планшайбах 3 nJO. В местах расположения рубильников
с помощью вала 2 устанавливается пневматическое распорное
устройство 5 с эластичными пневмокамерами 6, которые при
подводе сжатого воздуха через воздухопровод 1 прижимают
обечайку к торцам рубильников и ложементов. После этого
обечайка прихватывается или крепится фиксаторами по засвер-
ленным отверстиям. После окончания сборки стол 11, планшай-
бы и распоры отодвигаются, поднимаются рубильники и обе-
чайка вынимается из ложементов.
Изделия из нескольких обечаек (типа удлинительной трубы)
собирают в поворотном пневмостапеле (рис. 101). На основании
стапеля в подшипниках 1 укреплен вал-труба 2, на котором уста-
новлены упорная планшайба 3 и пневматические распорные уст-
ройства 4 по числу кольцевых стыков. Обечайки устанавлива-
Рис. 101. Пневмостапель
для сборки кольцевых
стыков обечаек
203
ются в стапель и плотно обжимаются по распорным устройст-
вам. Обечайки из тонких материалов собираются внахлестку
и прихватываются контактным пистолетом. После сборки и
прихватки в стапеле отбрасывается стойка 6, снимается план-
шайба 5, отключается подача воздуха в распорные устройства
Рис. 102. Стапель для сборки кольцевых обечаек встык
и собранная труба снимается со стапеля для сварки на точеч-
ной или шовной машине. Распорные устройства могут быть и
механическими, например, клиновыми.
Рис. 103. Стапель для сборки обечаек с внутрен-
ним набором жесткости:
/ — элемент набора жесткости; 2 — диск-фиксатор; 3 —
обечайка; / — ложемент; 5 — рубильник; 6 — бабка; 7 —
пневмоприжим
Для сборки обечаек встык из материала большой толщины
под сварку плавлением может быть использован стапель с вра-
щающимися планшайбами и подвижной задней бабкой (рис.
102). Одна из обечаек устанавливается и закрепляется на план-
шайбе 1, а вторая на планшайбе 5 задней бабки 6. Одновре-
менно обечайки вывешиваются на роликах 4. При сборке зад-
няя бабка вместе с обечайкой 3 подается в сторону неподвиж-
ной обечайки 2. После сборки обечайки прихватываются с по-
204
мощью газовой или дуговой сварки- Каждая из обечаек после
сварки продольного шва калибруется по диаметру.
Для сборки обечаек с набором жесткости можно использо-
вать специальные диски-фиксаторы (рис. 103) с прорезями для
размещения профилей. Диски имеют эластичную резиновую
пневмокамеру, с помощью которой они прижимаются к обе-
чайке.
Рис. 104. Стапель для сборки обечаек со шпангоутами
Для установки шпангоутов в обечайки используют специаль-
ные приспособления типа прессов (рис. 104). Обечайка 5 с од-
ной стороны укладывается на ложемент 3 и закрепляется лен-
той 4. Другая сторона обечайки устанавливается на фиксатор
планшайбы 8, в центре которой имеется упор 7. Шпангоут 6
заводится в обечайку, затем протаскивается до упора пневма-
тическим устройством, состоящим из пневмоцилиндра 1 и пли-
ты 2. Плита окантована резиновым кольцом 9. Предваритель-
ное перемещение пневматического устройства осуществляется
маховиком 10.
При сборке в стапеле необходимо каждый раз проверять
размеры и форму собранного изделия.
Сборочные кондукторы представляют собой чаще всего не-
большие, но жесткие и прочные специализированные приспособ-
ления, предназначенные для сборки изделий, в которых требу-
ется выдержать с определенной точностью тот или иной размер.
При использовании таких приспособлений постоянная проверка
заданных по чертежу размеров собранной конструкции не тре-
буется. Эти размеры обеспечиваются фиксаторами и надежным
закреплением изделия в приспособлении.
Приспособления такого типа часто применяют для сборки
небольших изделий и изделий из механически обработанных
деталей. На рис. 105 показан кондуктор для сборки барабана
205
из трех деталей: двух полностью обработанных ступиц и сваль-
цованной, но не сваренной обечайки. Свальцованная обечайка,
укладывается в стягивающее кольцо 9. Положение обечайки в.
продольном направлении определяется упором 7. На выдвиж-
ные пальцы 6 и 8 в их крайних положениях надеваются ступи-
цы до упора в бурты. Поворотом рукоятки 1 ползуны 4 переме-
Рис. 105. Кондуктор для сборки барабана
щают пальцы внутрь обечайки. Нужный размер между ступи-
цами фиксируется ограничивающей планкой 5, толщина которой
устанавливается при монтаже приспособления и выверке всех:
установочных размеров. Соосность ступиц фиксируется скалкой
2, поддерживаемой крюком 3. После установки ступиц обечай-
ка стягивается накладными болтами 10 и производится при-
хватка всех деталей.
Приспособления для сборки изделия из механически обра-
ботанных деталей должны отвечать ряду требований: его кон-
струкция не должна допускать заклинивания фиксирующих
элементов собираемыми деталями при деформировании послед-
них от прихватки; фиксирующие элементы должны ограничи-
вать перекос деталей на посадочных местах; при наличии со-
осных отверстий в деталях их нужно устанавливать по одному
фиксирующему элементу.
Приспособления кондукторного типа широко применяют для
сборки, прихватки и сварки различных изделий, выполняемых
контактной сваркой.
На рис. 106 показан кондуктор для прихватки втулок к ци-
линдрической обечайке. Втулки устанавливаются на центри-
рующих пальцах 1 и прижимаются пружинами к обечайке 3,
которая фиксируется пальцем 2. Верхний и нижний опорные
диски соединены тремя стойками, расположенными по окруж-
ности, что облегчает доступ нижнему электроду к месту сварки.
Для обеспечения соосности двух деталей и одновременного
сохранения длины сварного изделия может быть использовано
206
Рис. 106. Кондуктор для
сборки и прихватки вту-
лок к цилиндрической
обечайке
Рис. 107. Кондуктор для сборки и
прихватки конуса с фланцем:
1 — собираемые детали; 2 — верхний
установочный диск; 3 — центральный
стержень; 4 — иижний диск; 5 — фигур-
ный электрод
простое приспособление, состоящее из двух опорных дисков и
соединяющего стержня (рис. 107). Недостатком приспособле-
ния является необходимость применения фигурного нижнего
электрода.
Более совершенное приспособление, обеспечивающее при
соединении двух деталей их соосность при заданной длине, по-
казано на рис. 108. Фиксация достигается прижатием обеих
деталей к базовым плоскостям А и Б с центрированием по от-
верстиям и поясам в деталях. Конструкция приспособления
дает возможность вводить в него консоль сварочной машины с
прямыми электродами.
Более сложный кондуктор для сварки колпаков камер сго-
рания показан на рис. 109. Положение деталей, сопрягаемых
под некоторым углом, определяется штифтом 1, входящим в
один из пазов колпака, и фиксатором 2, входящим в паз кор-
пуса. Угол сопряжения деталей фиксируется плоскостью А и
шарнирными упорами 3, которые расширяются наконечником 4
винта 5. Приспособление позволяет производить прихватку и
сварку на машине с обычной консолью и электродами. Такие
приспособления являются переносными и для облегчения изго-
товляются из алюминиевого литья.
Для крупногабаритных изделий кондукторные приспособле-
ния могут быть стационарными. В этом случае детали собран-
ного изделия прихватываются с помощью переносных свароч-
ных машин-клещей.
207
1
Рис. 108. Кондуктор для сборки и прихватки двух конус-
ных секций:
1 опорные плиты; 2 — фиксаторы; 3 — свариваемые детали
Рис. 109. Кондуктор для сборки и прихватки колпаков
камер сгорания
208
Приспособления для сварки. Приспособления для сварки,,
помимо элементов фиксирования и закрепления изделия, имеют
специальные, дополнительные устройства для сварки тем или
иным методом (сварочные подкладки и их крепления, приводы,
и т. п.).
Обычно в сварочное приспособление изделие устанавливают
в собранном и прихваченном виде, здесь оно фиксируется в по-
ложении, нужном для сварки того или иного соединения. При.
этом должны обеспечиваться минимальные деформации и воз-
можность свободного съема готового изделия.
В практике используют комбинированные сборочно-свароч-
ные приспособления, позволяющие производить сборку и свар-
ку в том же приспособлении, минуя операцию прихватки. Их
выбирают в зависимости от конструкции, габаритов и массы,
изделия, метода сварки и требований, предъявляемых к изде-
лию.
Сварочные стенды представляют собой стационар-
ные приспособления с одной неподвижной (чаще всего горизон-
тальной) базовой поверхностью, на которой устанавливают
крепежные устройства. Сварка ведется на подкладках и реже
на весу. Кромки поджимают к подкладке различными способа-
ми: механическим, пневматическим, магнитным и др. Обычно-
на таких стендах автоматической сваркой плавлением полу-
чают продольные швы плоских изделий, различного типа обе-
чаек и т. п. (рис. НО).
На стойке 1 консольно крепится балка 6 с установленными
на ней пневмоцилиндрами 5 для поджима сварочной подклад-
ки 3. Свариваемая обечайка надевается на консоль и поджима-
ется к верхним массивным неподвижным прижимам 2. Верхние
прижимы с консольной балкой стягиваются скобой 4. После
сварки скоба отбрасывается, сварочная подкладка опускается
в нижнее положение и обечайка снимается. Консоль со свароч-
ной подкладкой и пневмоподжимом может поворачиваться во-
круг вертикальной оси у центральной стойки.
Для сварки продольных швов на листах и обечайках из ма-
териалов небольшой толщины используют сварочные стенды с
верхними пневмошланговыми прижимами клавишного типа
Рис. ПО. Пневмостенд
для сварки продольных
швов
209
Рис. 111. Пневмостенд клавишного типа для сварки продольных швов
210
(рис. 111). Для сварки изделий из более толстого материала;
клавиши могут поджиматься не пневмошланговым устройством,,
а пневмокамерами.
Кантователи — это стационарные приспособления, поз-
воляющие закреплять свариваемое изделие и поворачивать его
в нужное положение для выполнения сварки. Такие приспособ-
ления чаще всего используются для сварки громоздких изде-
лий, имеющих самые разнообразные формы, швы которых рас-
полагаются на противоположных сторонах (силовых узлов типа
балок, лонжеронов и т. п.).
Рис. 112. Цапфовый кантователь
Поворот изделия в приспособлении может выполняться руч-
ным или механическим способом. Чаще всего применяют цап-
фовые кантователи (рис. 112). Собранное и прихваченное из-
делие укрепляется в специальных зажимах, каждый из которых
укреплен на поворотной цапфе. Опоры цапф могут быть связа-
ны общим основанием или быть независимыми друг от друга.
Приспособления для сварки кольцевых швов
позволяют устанавливать изделия в определенное положение
и поворачивать их в процессе сварки с необходимой скоростью.
В зависимости от габаритов изделия приспособления такого
типа выполняют чаще всего с торцевыми вращателями, ролико-
выми опорами или комбинированными.
Для не очень больших изделий применяются приспособле-
ния с торцевыми вращателями, выполненными в виде двух
опорных цапфовых вращателей, один из которых, или реже оба,
является приводным (рис. 113, а).
Рабочая часть вращателя (планшайба) делается съемной
или специализированной для данного изделия или группы изде-
лий. На вращателе устанавливают специальные фиксирующие
и крепежные устройства. Привод чаще осуществляется от элек-
тродвигателя через регулируемый редуктор. Основание при-
способления сварное из профильного проката, все элементы
(бабки, двигатель, привод и т. д.) крепятся к основанию бол-
тами по посадочным местам. Соосность центров цапф передней
и задней бабок выдерживается с помощью подкладок в преде-
лах ±0,5 мм.
2И
Рис. 113. Приспособления для сварки кольцевых швов
Для больших изделий, имеющих форму тел вращения, при-
меняют торцевые вращатели с независимо укрепленными
опорами (рис. 113, б) или приспособления с роликовыми опо-
рами (рис. 113, в), одна из которых является ведущей, другие
ведомыми. Ролики облицовывают резиной. Для предотвра-
щения сдвига изделия при вращении на него иногда надевают
специальные кольца с направляющей дорожкой для роликов
или устанавливают с торцов конические упорные ролики. Такие
приспособления применяют при изготовлении некоторых типов
корпусов двигателей, работающих на твердом топливе, емко-
стей и других крупногабаритных изделий.
Для крупногабаритных изделий конического типа, изделий
с малой продольной жесткостью или большой массой исполь-
зуют приспособления, в которых сочетаются торцевые вращате-
ли и роликовые опоры (рис. 113, г, д). Роликовые опоры дела-
ются, как правило, регулируемыми по высоте или плавающими.
К поворотным также относятся приспособления для сварки
круговых швов на горизонтальной или наклонной плоскости.
Обычно они изготовляются в виде торцевого вращателя с вер-
тикальной или наклонной осью вращения (рис. 113, е).
Манипуляторы — приспособления, предназначенные
для вращения изделия вокруг вертикальной или горизонталь-
ной оси и наклона его под определенным углом, необходимым
для работы. Такие приспособления применяют для ручной, по-
луавтоматической и автоматической сварки плавлением и кон-
тактной сварки (рис. 114).
212
На манипуляторе можно закреплять изделия различной
формы. В зависимости от грузоподъемности стол манипулятора
поворачивается ручным, механическим или пневматическим
приводом.
Приспособления с копирными устройствами применяют для
автоматической сварки плавлением криволинейных швов. В за-
Рис. 114. Манипуляторы для сварки:
а — плавлением; б — контактной
висимости от формы шва, типа изделия и способа сварки по
копиру приспособления перемещаются: сварочная головка; де-
таль, если головка неподвижна; деталь и головка, при этом
•сварочная головка чаще всего крепится на плавающей подвес-
ке. При использовании приспособлений последнего типа в про-
цессе работы скорость сварки может изменяться, что отража-
ется на формировании шва, поэтому при разработке подобного
приспособления необходимо проводить анализ скоростей в раз-
личных точках свариваемого контура. Скорость сварки не дол-
жна отличаться от расчетной более чем на 5%.
Для приваривания фланцев, горловин, патрубков к цилин-
дрическим обечайкам используют приспособление с перемеще-
нием сварочной горелки 1 по копиру 4 на опорных роликах 5
(рис. 115). Вращаясь от привода 3, ролики обкатывают поверх-
ность копира и поднимают или опускают штангу 2 с подвешен-
ной на ней сварочной горелкой.
При сварке продольного шва криволинейного контура ко-
пир, выполненный по форме стыка, закрепляется на самом из-
делии (рис. 116). Изделие укреплено в приспособлении на
поворачивающихся цапфах. При продольном движении свароч-
ной тележки изделие устанавливается в задаваемое копиром
положение.
Оснастка для автоматических способов сварки плавлением
представляет собой специальные сварочные установки, включа-
ющие, кроме приспособления для фиксации и манипулирования
213
Рис. 115. Установка для
приваривания штуцеров
по копиру
Рис. 116. Установка для сварки по ко-
пиру продольного криволинейного-
шва:
/ — копир; 2 — цапфа; 3 — деталь; 4 — сва.
рочная головка; 5 — тяга; 6 — копирующий
ролик

изделием, еще устройства для крепления, перемещения свароч-
ной аппаратуры (сварочной головки, трактора и т. д.). Кон-
струкция этих устройств определяется типом изделия, числом и.
характером сварных швов и т. п.
Наиболее часто встречаются устройства портального и кон-
сольного типов, устройства со смещенными направляющими, с
установкой сварочной аппаратуры на прижимных элементах
самого приспособления и др. (рис. 117).
Устройства для крепления могут быть конструктивно свя-
заны или не связаны с приспособлением, для небольших из-
делий их прикрепляют к самому приспособлению, для крупно-
габаритных изделий делают отдельными. Устройства для крещ
ления аппаратуры могут быть подвижными и неподвижными с
жестким креплением сварочной головки или с перемещением
Рис. 117. Сварочные установки для автоматической сварки плавлением:
а — портального типа; б — консольного типа; в — со смещенными направляющими;.-
г — с направляющими на пневмостапеле
214
ее по крепежному устройству. Обычно их изготовляют сварны-
ми из стального проката обычного сортамента или труб. Основ-
ное требование — обеспечение необходимой жесткости и проч-
ности в работе и возможности удобного манипулирования из-
делием и сварочной аппаратурой в необходимых пределах.
При контактной точечной и шовной сварке специализиро-
ванные приспособления в основном используются для установ-
ки, поддержания при перемещении и выравнивания деталей в
процессе сварки.
Рис. 118. Приспособление для точечной сварки обечаек
с механизированным поворотом изделия на шаг сварки;
/—тележка; 2 — механизм поворота; 3 — торцовой вращатель;
4 — обечайка; 5 — опорный ролик
Для сварки кольцевых швов в зависимости от габаритов
изделия применяют поддерживающие устройства в виде опор-
ной стойки, с роликом торцевого вращателя или роликовых
опор (рис. 118, 119). Установку опорных элементов необходимо
регулировать по высоте. Поддерживающие устройства для то-
чечной сварки часто снабжают специальными шаговыми при-
водами для автоматического перемещения изделия на шаг то-
чек. При этом необходимо, чтобы при перемещении изделие
своей внутренней поверхностью не касалось нижнего электрода
сварочной машины. Для этого, например, при сварке тонколи-
стовых крупногабаритных деталей между ними и нижним элек-
тродом устанавливается зазор 1—3 мм. При сварке жестких
конструкций для этой цели необходимо предусматривать специ-
альные демпфирующие устройства, которые в момент переме-
щения детали обеспечивают необходимый зазор.
Для небольших изделий поддерживающее устройство часто
крепится непосредственно на сварочной машине.
215
Рис. 119. Приспособление для точечной сварки
крупногабаритных изделий:
1 — указатель поворота; 2 — лента поворотного шагового
механизма; 3 — опорные ролики
На рис. 120 приведена схема приспособления для точечной
сварки, укрепленного с помощью хомута на нижней консоли
сварочной машины. Деталь закрепляется в приспособлении и.
может поворачиваться вокруг своей оси в подшипнике опорного
диска. В свою очередь опорный диск на машине крепится с
помощью пружинно-рычажной подвески.
Для сварки плоских или имеющих небольшую кривизну
крупногабаритных изделий поддерживающие приспособления:
Рис. 120. Приспособление-
для сварки конусных сек-
ций, установленное на кон-
соли сварочной машины:
1 — нижняя консоль; 2 — хомут;
3 — пружина; 4 — рычаг; 5, 7 —
опорные диски; б — опорная
шайба; 8 — приспособление для
сборки и прихватки; 9 — направ-
ляющее кольцо; 10 — съемный»
диск; 11 — деталь; 12 — фикса-
торы; 13 — верхняя головка
216
выполняются в виде подвесок или подставок в виде рольган-
гов.
Для точечной сварки в последние годы стали использовать
специализированные установки с автоматическим и полуавто-
матическим циклом работы.
На рис. 121 показана установка для точечной сварки полу-
нервюр панелей отсека крыла. Панели 1 закрепляются рубиль-
никами 2. Для сварки используются специальные клещи 4, ко-
Рис. 121. Автоматизированная
установка для точечной сварки по-
лунервюр панелей крыла
Рис. 122. Поддерживающее приспо-
собление для шовной сварки кольце-
вых швов обечаек
торые входят во внутренние пространства отсека. Перемещение
клещей на шаг сварки задается специальным шаговым меха-
низмом привода, с помощью которого подвижная каретка вме-
сте с установленными на ней клещами перемещается по на-
правляющим 6 станины сварочной машины 5. Перемещение
клещей вдоль шва, сварка, обратный ход клещей и перемеще-
ние подвижного стола 3 после окончания сварки очередного
шва производятся автоматически по специальной программе,
после окончания сварки каждой нервюры электроды зачища-
ются и клещи возвращаются в исходное положение.
При шовной сварке используются приспособления, анало-
гичные описанным. Однако в связи с тем, что при шовной
сварке детали перемещаются самой сварочной машиной и без
подъема электродов, в приспособлениях не нужно предусматри-
вать специальные механизмы принудительного перемещения и
демпфирования, и они, как правило, более просты. При шовной
сварке кольцевых или круговых швов чаще всего используют
приспособления, выполненные в виде различных регулируемых
по высоте стоек с опорными роликами (рис. 122). Они отлича-
ются универсальностью и простотой. В некоторых случаях ро-
ликовая опора может быть заменена подвижной тележкой с
опорными роликами. При этом передняя пара роликов устанав-
217
ливается несколько ниже задней. При сварке деталь опирается
на сварочный ролик и заднюю пару поддерживающих роликов,
тележки. При сварке некоторых конструкций применяют при-
способления подвесного типа.
При сварке обечаек большого диаметра (^2м) для под-
хода сварочных роликов к месту соединения иногда приходит-
ся поднимать сварочную машину или делать углубление ниже
уровня пола. В этом случае удобнее производить сварку в ниж-
ней части обечайки, располагая ее выше сварочных электродов.
Для крепления обечаек используют специальные тележки с
опорными роликами.
При шовной сварке обечаек небольшого диаметра (меньше
диаметра нижней консоли и ролика машины) применяют при-
способления с внутренней токоведущей оправкой. Оправка
вставляется в обечайку и вместе с ней прокатывается между
сварочными роликами. Для сварки плоских изделий, применя-
ют, как и при точечной сварке, приспособления в виде рольган-
гов или подвижной каретки с укрепленным на ней изделием,
движущейся по направляющим.
Приспособления для пайки. Технологическая оснастка для
изделий, изготовляемых с помощью пайки, особенно пайки в
печах, имеет целый ряд особенностей, которые необходимо учи-
тывать при ее создании. Наиболее целесообразным вариантом
сборки деталей под пайку является сборка с самофиксирова-
нием их без использования приспособлений. Это достигается
как конструкцией деталей, так и путем их механического скреп-
ления (проволокой, штифтами, точечной сваркой и т. п.). Если
непосредственное фиксирование и скрепление деталей не уда-
ется, то используют специальные приспособления, обычно пред-
назначенные для поддержания или сжатия соединяемых поверх-
ностей. Поддерживающие приспособления применяют при пай-
ке деталей, взаимное расположение которых обеспечивается
наличием заранее предусмотренных в их конструкции посадоч-
ных мест (рис. 123). Они не только поддерживают собранные
под пайку детали в фиксированном положении, но и поджи-
мают их друг к другу с определенным усилием. Конструкция
Рис. 123. Поддерживающее
приспособление (2) для пай-
ки деталей (1) с общим на-
гревом
218
Рис. 124. Приспособление с
пружинным прижимом для пай-
ки легкоплавкими припоями:
1 — паяемые детали; 2 — пружина;
3 — нажимной винт
Рис. 125. Приспособление с тер-
моприжимом:
1 — паяемые детали; 2 — алюми-
ниевый цилиндр; 3 — стальной кор-
пус; 4 — пробка
таких приспособлений определяется формой и свойствами пая-
емого изделия и материала, а также способом пайки.
В зависимости от температуры пайки и требований, предъ-
являемых к паяным изделиям, применяют различные способы
прижима деталей: с помощью пружин, резьбовых элементов,
клиньев, пневматический или вакуумный с использованием раз-
ности коэффициентов линейного расширения материала отдель-
ных элементов приспособления.
Работоспособность приспособления с пружинным прижимом
(рис. 124) зависит в основном от температуры пайки и свойств
материала пружины при этой температуре. Усилие прижима
термоприжимного приспособления (рис. 125) создается за счет
разности коэффициентов линейного расширения отдельных эле-
ментов приспособления, изготовленных из разнородных мате-
риалов.
При пайке с местным нагревом элементы конструкции при-
способления по возможности нужно выводить из зоны нагрева,
-чтобы устранить тепловые потери на нагрев приспособления и
исключить его коробление.
В условиях пайки с общим нагревом приспособления долж-
ны выдерживать достаточно большое число повторяющихся тер-
моциклов пайки. Это предъявляет определенные требования к
их конструкции и к материалам, из которых они изготовляются.
Кроме поддержания деталей в процессе пайки, конструкция
219
Рекомендуется приспособления должна обес-
Не рекомендуется
Рис. 126. Приспособление для пайки с
общим нагревом:
1 — паяемые детали; 2 — плита; 3 — винт;
4 — клин; 5 — вкладыш
печивать легкое извлечение
паяных изделий и не допус-
кать их коробления.
Во избежание заеданий
паяных деталей в приспособ-
лении необходимо уменьшать
поверхность контакта и тре-
ние деталей паяемого изде-
лия с приспособлением
(рис. 126, а).
При пайке с общим нагре-
вом не рекомендуется резьбо-
вое крепление деталей. Опыт
эксплуатации приспособле-
ний показал, что даже хорошо
обработанная резьба имеет
склонность к заеданию прк
повышении температуры. Нуж-
но стремиться заменять резь-
бу клиньями, распорками, гру-
зами и т. п. При этом клинья
должны быть сделаны таким
образом, чтобы создавалась сила, сдвигающая детали вместе
при пайке. Если требуется, то для этого можно выбрать мате-
риал клина с повышенным коэффициентом термического рас-
ширения (рис. 126,6).
При пайке в циркулирующей защитной атмосфере приспо-
собления должны обеспечивать хорошую вентиляцию паяемых
мест во избежание образования воздушных подушек.
При конструировании приспособлений следует учитывать
возможность его коробления. Степень коробления зависит от
выбранного материала, его конструкции, характера нагрева и
температуры пайки. Так, например, не следует использовать в
качестве центрирующей базы отверстия в сравнительно толстой,
плите, которая при нагреве сама может сильно деформиро-
ваться. Лучше в эти отверстия вставлять свободно входящие
сменные вкладыши с внутренним центрирующим отверстием^
которое можно использовать как базу (рис. 126, в). При груп-
повой пайке многопозиционные приспособления более удобны
в работе, чем индивидуальные. Однако их применение ограни-
чивается размерами печи и массой самого приспособления в
сборке.
К материалам приспособлений для пайки с общим нагревом
предъявляется целый ряд требований:
1.	Способность выдерживать многократные нагревы до тем-
пературы пайки без коробления и снижения физико-химических
свойств.
220
Газ
а)
АЭС
7 Z
Рис. 127. Контейнеры для
пайки
а— контейнер, герметизиру-
емый засыпкой; б — контей-
нер, герметизируемый свар-
кой; в — контейнер с пнев-
матической подушкой; г —
контейнер с резиновым уп-
лотнением крышки; д — мяг-
кий контейнер; 1 — контей-
нер; 2 — крышка контейнера;
3, 4 — трубопроводы; 5 — уп-
лотнительная засыпка; 6 —
детали; 7 — пневматическая
подушка; 8 — тепловой экран
2
б)
В 1 В)
/ |	* -7
6
за
г.
д)
б Вакуумному
насосу

2.	Хорошая обрабатываемость резанием с целью получения
заданной точности.
3.	Достаточные твердость и износостойкость, допускающие
частую сборку и разборку.
4.	Возможность применения мер, предупреждающих ненуж-
ное смачивание поверхности припоями в процессе пайки.
5.	Коэффициент их линейного расширения должен соответ-
ствовать коэффициенту линейного расширения деталей паяе-
мого изделия.
Исходя из этих условий для приспособлений под пайку ис-
пользуют конструкционные легированные стали, жаропрочные
сплавы, тугоплавкие металлы. В ряде случаев применяют ке-
рамические материалы, являющиеся весьма устойчивыми при
температурах пайки к воздействию любых атмосфер. Они не
окисляются, хорошо противостоят истиранию и не коробятся
при высоких температурах. Недостатки — трудность механиче-
ской обработки и склонность к растрескиванию при повторных
термических нагружениях.
Приспособления для пайки необходимо часто контролиро-
вать. Конструкции таких приспособлений должны допускать
ремонт и восстановление необходимых размеров и замену от-
дельных деталей.
При пайке в печах часто используют специальные контейне-
ры, в которые помещают паяемые изделия. В контейнере соз-
дается определенная среда или вакуум. Контейнеры для этих
целей могут быть: а) жесткими, полностью загружаемыми в
печь (рис. 127, а, б, в); б) жесткими с резиновым уплотнением
водоохлаждаемого фланца, который находится в процессе пай-
ки вне рабочего пространства печи (рис. 127, г); в) мягкими,,
также полностью загружаемыми в печь (рис. 127, д).
При разработке оснастки для пайки с целью повышения
экономического эффекта необходимо стремиться к возможности
ее многократного применения.
221
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.	Абибов А. Л., Бирюков Н. М., Бойцов В. В. Технология самолето-
строения. М.: Машиностроение, 1970. 593 с.
2.	Берсон Л. М. Мягкая камера для сварки титана и его сплавов.—
Сварочное производство, 1962, № 10, с. 41—42.
3.	Бобринский Ю. Н. Сварка — важный резерв экономии металла в ав-
томобильной промышленности. — Сварочное производство, 1977, № 3,
с. 42 43.
4.	Бойцов В. В. Механизация и автоматизация в мелкосерийном и серий-
ном производстве. М.: Машиностроение, 1971, 399 с.
5.	Веретник Л. Д. Критерии технологичности сварных конструкций. —
•Сварочное производство, 1968, № 6, с. 51—53.
6.	Виноградов В. С. Технология производства сварных и паяных конст-
рукций. М.: Машиностроение, 1966. 202 с.
7.	Виноградов В. С., Колесников В. К- К вопросу формирования швов
при дуговой сварке тонколистовых материалов. В кн.: Вопросы .механизации
и автоматизации сварочного производства. Тула, 1977. с. 44—49.
8.	Виноградов В. С., Никифоров Г. Д., Колесников В. К. Автоматическая
дуговая сварка в кольцевом газозащитном потоке. — Сварочное производст-
во, 1975, № 12, с. 15—17.
9.	Герасименко И. Н. Некоторые вопросы развития и повышения эффек-
тивности сварочного производства. — Сварочное производство, 1975, № 1,
С. 42—43.
10.	Герасименко И. Н. Об экономии металла и снижении металлоемко-
сти.— Сварочное производство, 1978, № 1, с. 13—14.
11.	Гитлевич А. Д., Этингоф Л. А. Механизация и автоматизация сва-
рочного производства. М.: Машиностроение, 1972. 278 с.
12.	Горин И. Т. О технологичности сварных и паяных конструкций.—
Сварочное производство, 1978, № 12, с. 50—51.
13.	Грабин В. Ф., Денисенко А. В. Металловедение сварки низко- и сред-
нелегированных сталей. К-: Наукова думка, 1978. 270 с.
14.	Долгов Ю. С. Оборудование и технология пайки. М.: Машгиз, 1962.
•62 с.
15.	Есенберлин Р. Е. Пайка металлов. М.: Машгиз, 1959. 180 с.
16.	Зайчик Л. В., Орлов Б. Д., Чулошников П. Л. Контактная электро-
сварка легких сплавов. М.: Машиностроение, 1963. 220 с.
17.	Землеглядов К. Г. Комплексная стандартизация на машиностроитель-
ных заводах. М.: Изд-во стандартов, 1969. 280 с.
18.	Ицкин С. X. Организация технологической подготовки серийного
производства. М.: Машиностроение, 1969. 350 с.
19.	Казимиров А. А. Новый подход к автоматизации производства свар-
ных конструкций. — Автоматическая сварка, 1978, № 5, с. 40—44.
20.	Казимиров А. А., Алилуева В. Н. Пути уменьшения материалоемко-
сти сварных металлоконструкций. — Сварочное производство, 1978. № 1,
с. 14—16.
21.	Киселев Г. А., Венгеровский Ю. А. Вопросы стандартизации техно-
логии машиностроения. — Стандарты и качество, 1969, № 5, с. 12—14.
22.	Любавский К. В. Автоматическая сварка стали 25ХСНВФА с сопут-
222
ствующим индукционным подогревом. — Сварочное производство, 1963, № 9,-
с. 7—9.
23.	Мандельберг С. Л., Городонный В. Г. Свариваемость тонколистовой
закаливающейся стали ЗОХСНВФА при двух- и односторонней двухслойной
аргонодуговой сварке. — Автоматическая сварка, 1962, № 5, с. 19—22.
24.	Митрофанов С. П. Научные основы технологической подготовки^
группового производства. Л.: Машиностроение, 1965. 396 с.
25.	Назаров С. Т. Механизация процессов рентгеновского контроля свар-
ных соединений. — Сварочное производство, 1963,.№ 4, с. 35—34.
26.	Нечипоренко Е. П., Змий В. И. Новые высокотемпературные нагре-
ватели.— Порошковая металлургия, 1961, № 5, с. 41—43.
27.	Николаев Г. А., Ольшанский Н. А. Новые методы сварки металлов-
и пластмасс. М.: Машиностроение, 1966. 176 с.
28.	Новиков М. П. Основы конструирования сборочных приспособлений.
М.: Машгиз, 1960. 305 с.
29.	Окерблом Н. О. Конструктивно-технологическое проектирование свар-
ных конструкций. Л.; Машиностроение, 1964. 420 с.
30.	О механизме образований соединений при сварке и пайке./Г. Д. Ники-
форов, В. В. Дьяченко, Б. Д. Орлов.—Сварочное производство, 1967, № 12»
с. 4—7.
31.	Оснащение самолетного и ракетного производства/Пер. с англ. Под
ред. С. А. Вигдорчика. М.: Машиностроение, 1967. 400 с.
32.	Патон Б. Е., Харченко П. Ф. Достижения сварочного производства в-
СССР. — Сварочное производство, 1977, № И, с. 3—7.
33.	Проектирование сварных конструкций в машиностроении/Под ред.
С. А. Куркина. М.: Машиностроение. 1975. 370 с.
34.	Рыжков Н. И. Производство сварных конструкций в тяжелом ма-
шиностроении. М.: Машиностроение, 1970. 285 с.
35.	Рязанцев В. И., Шавырин В. Н. Некоторые прочностные характе-
ристики сварных и клеесварных соединений. — Сварочное производство, 1974,.
№ 9, с. 19—21.
36.	Сагалевич В. М., Завалишин Н. Н., Нашивочкин В. В. Устранение
деформаций сварных балочных конструкций вибрацией. — Сварочное про-
изводство, 1979, № 9, с. 9—11.
37.	Севбо П. И. Конструирование и расчет механического сварочного
оборудования. Киев: Наукова думка, 1978. 395 с.
38.	Сварка в машиностроении: Справочник./Под ред. Н. А. Ольшанского.
М.: Машиностроение, 1978. 501 с.
39.	Сварка в машиностроении: Справочник. Т. 4./Под ред. Ю. Н. Зорина.
М.: Машиностроение, 1979. 511 с.
40.	Сварочное производство в СССР в 1977 г. (Статистическая свод-
ка).— Автоматическая сварка, 1978. № 12, с. 67.
41.	Технологический классификатор сварных конструкций в машиностро-
ении. М.: ВНИИНМАШ, 1973. 51 с.
42.	Технология и оборудование сварки плавлением/Под ред. Г. Д. Ни-
кифорова. М.: Машиностроение. 1978. 318 с.
43.	Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением
/Под ред. Б. Е. Патона. М.: Машиностроение, 1974. 756 с.
44.	Типаж механического сварочного оборудования и средств механиза-
ции сварочного производства на 1965—1970 гг. М.: НИИМАШ, 1965.
45.	Тумаков С. Ф., Подола Н. В., Вернадский В. Н. Тенденция разви-
тия сварки, пайки, склеивания в автомобилестроении.—Автоматическая
сварка, 1979, № 3, с. 31—34.
46.	Чвертко А. И., Тимченко В. А. Совмещение операций при производ-
стве сварных конструкций. — Автоматическая сварка, 1976, № 10, с. 40—41.
47.	Шоршоров М. X., Красулин Ю. Л. О природе физико-химических;
явлений в сварных и паяных соединениях. — Сварочное производство, 1967,
№ 12, с. 1—3.
48.	Шоршоров М. X., Мещерякова В. Н. Фазовые превращения и изме-
нения свойств сплавов титана при сварке. М.: Наука, 1973. 153 с.
22$
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие.......................................................3
Г л а ва I. Особенности машиностроения и роль сварных конструкций 5
Конструкционные материалы ........................................6
Роль сварочного производства в машиностроении.................7
Технико-экономические особенности сварных конструкций	.	.	9
Механизация и автоматизация производственных процессов	.	.	14
Комплексная нормализация и специализация производства	.	.	17
Глава II. Материалы для сварных и	паяных конструкций	...	25
Глава III. Технологическая подготовка производства сварных и па-
яных конструкций.....................................................47
Назначение и содержание технологической подготовки ...	47
Основные принципы и организация	технологической	подготовки	.	49
Организация технологических служб сварочного производства .	57
Глава IV. Технологическая отработка сварных и паяных конструкций 61
Технологичность конструкций и методы ее отработки ...	61
Требования и вопросы, решаемые при отработке технологичности .	64
Оценка технологичности конструкций ............................. 76
Глава V. Технологический процесс производства сварных и паяных
конструкций..........................................................80
Заготовительные работы............................................81
Подготовка деталей перед сваркой	и	пайкой .................... 95
Сборка сварных и паяных	конструкций............................102
Прихватка.........................................................НО
Сварка...........................................................111
Пайка ........................................................... 142
Термическая обработка ........................................... 155
Правка .	...............................................158
Механическая доработка...........................................164
Антикоррозионная защита	конструкций............................166
Глава VI. Контроль в технологическом процессе изготовления свар-
ных и паяных конструкций............................................168
Контроль процессов сварки и пайки...............................169
Контроль готового изделия ..................................... 170
Гл а в а VII. Оснастка технологического процесса производства сварных
и паяных конструкций................................................178
Разработка сборочно-сварочной оснастки..........................179
Экономическая целесообразность применения	приспособлений . 187
Основные элементы сборочно-сварочной оснастки...................189
•Список литературы..................................................222