СВА́РКА

СВА́РКА, соз­да­ние не­разъ­ём­ных со­еди­не­ний по­сред­ст­вом ус­та­нов­ле­ния меж­атом­ных свя­зей ме­ж­ду со­еди­няе­мы­ми час­тя­ми при их ло­каль­ном на­гре­ва­нии и/или пла­стич. де­фор­ми­ро­ва­нии. Ис­поль­зу­ет­ся в разл. от­рас­лях пром-сти (ма­ши­но­строе­нии, элек­тро­тех­нич., элек­трон­ной, кос­мич. и др.) при из­го­тов­ле­нии и ре­мон­те из­де­лий (кон­ст­рук­ций, со­ору­же­ний) из ме­тал­ла и не­ме­тал­лич. ма­те­риа­лов (стек­ла, ке­ра­ми­ки, пла­ст­масс и др.). Из­ме­няя ре­жи­мы С., мож­но на­плав­лять слои ма­те­риа­ла (в т. ч. разл. со­ста­ва) разл. тол­щи­ны (от не­сколь­ких мкм до со­тен мм и бо­лее). С. так­же при­ме­ня­ют для со­еди­не­ния жи­вых тка­ней [ра­бо­ты Г. А. Ни­ко­лае­ва (в нач. 1970-х гг.) и спе­циа­ли­стов Ин-та элек­тро­свар­ки им. Е. О. Па­то­на (в кон. 1990-х гг.)]. Не­по­сред­ст­вен­но к С. от­но­сят­ся про­цес­сы на­вар­ки, на­плав­ки, на­пы­ле­ния и пла­ки­ро­ва­ния.

Виды сварки

На про­тя­же­нии мн. ты­ся­че­ле­тий для соз­да­ния ме­тал­лич. из­де­лий пу­тём со­еди­не­ния его час­тей при­ме­ня­ли куз­неч­ную (или гор­но­вую) С., при ко­то­рой ме­тал­лич. час­ти из­де­лия по­сле пред­ва­рит. по­дог­ре­ва до «сва­роч­но­го жа­ра» сдав­ли­ва­лись под уда­ра­ми мо­ло­та на на­ко­валь­не, и ли­тей­ную С. – де­та­ли за­фор­мо­вы­ва­ли, по­дог­ре­ва­ли и ме­сто со­еди­не­ния за­ли­ва­ли за­ра­нее при­го­тов­лен­ным рас­плав­лен­ным ме­тал­лом. Прин­ци­пи­аль­но но­вые спо­со­бы со­еди­не­ния ме­тал­лов поя­ви­лись по­сле от­кры­тия яв­ле­ния элек­трич. ду­ги В. В. Пет­ро­вым (1802). При­ори­тет в раз­ра­бот­ке спо­со­ба ду­го­вой свар­ки при­над­ле­жит Рос­сии [Н. Н. Бе­нар­дос (С. не­пла­вя­щим­ся уголь­ным элек­тро­дом, 1885) и Н. Г. Сла­вя­нов (С. пла­вя­щим­ся ме­тал­лич. элек­тро­дом, 1890)]. В 20 в. ду­го­вая элек­тро­свар­ка со­вер­шен­ст­во­ва­лась и по­сте­пен­но ста­ла ве­ду­щим пром. спо­со­бом со­еди­не­ния ме­тал­лов. Для С. так­же раз­ра­ба­ты­ва­лись спо­со­бы с при­ме­не­ни­ем др. ис­точ­ни­ков энер­гии.

Раз­ли­ча­ют С. плав­ле­ни­ем и С. давлением; их клас­си­фи­ци­ру­ют по ви­ду ис­поль­зуе­мо­го ис­точ­ни­ка энер­гии – элек­трич. (напр., ду­го­вая, плаз­мен­ная, ин­дук­ци­он­ная), ме­ха­нич. (хо­лод­ная, тре­ни­ем, УЗ), хи­мич. (га­зо­вая, тер­мит­ная), лу­че­вая (ла­зер­ная, элек­трон­ная, фо­тон­ная); по вре­ме­ни дей­ст­вия ис­точ­ни­ка те­п­ло­ты – не­пре­рыв­ные и пе­рио­ди­че­ские, в т. ч. им­пульс­ные; по сте­пе­ни ме­ха­ни­за­ции – руч­ная, по­лу­ав­то­ма­тич. и ав­то­ма­ти­че­ская.

Ма­те­ри­ал (ме­талл) со­еди­няе­мых час­тей, под­вер­гаю­щих­ся С., на­зы­ва­ет­ся ос­нов­ным. Свар­ное со­еди­не­ние со­сто­ит из свар­но­го шва и зо­ны тер­мо­ме­ха­нич. вли­я­ния. Свар­ной шов – уча­сток не­разъ­ём­но­го (свар­но­го) со­еди­не­ния, об­ра­зую­щий­ся в ре­зуль­та­те кри­стал­ли­за­ции ме­тал­ла, ко­то­рый на­хо­дит­ся в жид­ком со­стоя­нии в т. н. сва­роч­ной ван­не (при С. плав­ле­ни­ем), или за счёт пла­стич. де­фор­ма­ции сва­ри­вае­мых час­тей при темп-ре ни­же темп-ры плав­ле­ния и вза­им­ной диф­фу­зии ато­мов в тон­ких при­по­верх­но­ст­ных сло­ях кон­так­ти­рую­щих час­тей (при С. дав­ле­ни­ем). В за­ви­си­мо­сти от вза­им­но­го рас­по­ло­же­ния сва­ри­вае­мых час­тей раз­ли­ча­ют неск. ти­пов свар­ных со­еди­не­ний – сты­ко­вое, вна­хлё­ст­ку, за­клё­поч­ное, уг­ло­вое и тав­ро­вое.

Сварка плавлением

Про­ис­хо­дит в сва­роч­ной ван­не, час­то с ис­поль­зо­ва­ни­ем т. н. при­са­доч­но­го ма­те­риа­ла (в ви­де про­во­ло­ки, по­рош­ка, прут­ков и т. п.) для уве­ли­че­ния ло­каль­но­го объ­ё­ма жид­кой фа­зы. Для за­щи­ты рас­плав­лен­но­го ме­тал­ла от воз­ду­ха соз­да­ют за­щит­ную сре­ду, в ка­че­ст­ве ко­то­рой ис­поль­зу­ют га­зы (ар­гон, ге­лий, ди­ок­сид уг­ле­ро­да, их сме­си) ли­бо шла­ки, по­лу­чае­мые при плав­ле­нии элек­трод­ных по­кры­тий или флю­сов. Наи­боль­шее рас­про­стра­не­ние по­лу­чи­ли ду­го­вая С. (в т. ч. ар­го­но­ду­го­вая С., ду­го­вая С. в уг­ле­ки­слом га­зе, ду­го­вая свар­ка под флю­сом, элек­тро­шла­ко­вая С., под­вод­ная ду­го­вая С.) и га­зо­вая свар­ка.

Спо­соб С. под во­дой соз­дан в Моск. элек­тро­ме­ха­нич. ин-те ин­же­не­ров ж.-д. транс­пор­та под рук. К. К. Хре­но­ва (1932). Пром. спо­соб С., ко­гда ду­га на­хо­дит­ся под сло­ем флю­са, раз­ра­бо­тан и вне­дрён в про­из-во под рук. Е. О. Па­то­на (1940-е гг.); спо­соб элек­тро­шла­ковой С. (ис­точ­ни­ком на­гре­ва ме­тал­ла слу­жит те­п­ло, вы­де­ляю­щее­ся при про­хо­ж­де­нии элек­трич. то­ка че­рез шлак) – под рук. Б. Е. Па­то­на (1952).

Во 2-й пол. 20 в. соз­да­ны плаз­мен­ная С. (см. в ст. Плаз­мен­ная тех­но­ло­гия) и спо­со­бы лу­че­вой С. (элек­трон­но-лу­че­вая, или элек­трон­ная, С., фо­тон­ная С., ла­зер­ная С.), осу­ще­ст­в­ляе­мые без при­ме­не­ния дав­ле­ния. В кос­мо­се при­ме­ня­лись ду­го­вая (1969) и элек­трон­но-лу­че­вая (1984) свар­ка.

Тех­но­ло­ги­че­ски от­ли­чен от С. и про­ти­во­по­ло­жен ей по смыс­лу про­цесс рез­ки, но обо­ру­до­ва­ние, ма­те­риа­лы, приё­мы вы­пол­не­ния опе­ра­ций близ­ки к ис­поль­зуе­мым в сва­роч­ной тех­ни­ке; при­ме­ня­ют­ся тер­мич. (ог­не­вая), ки­сло­род­ная, ла­зер­ная, плаз­мен­ная и др. ви­ды рез­ки.

Сварка давлением

Осу­ще­ст­в­ля­ет­ся в твёр­дой фа­зе, проч­ность по­лу­чен­но­го свар­но­го со­еди­не­ния ино­гда пре­вы­ша­ет проч­ность осн. ме­тал­ла. В боль­шин­ст­ве слу­ча­ев при С. дав­ле­ни­ем не про­ис­хо­дит зна­чит. из­ме­не­ний в хи­мич. со­ста­ве ме­тал­ла, т. к. на по­верх­но­сти ак­тив­но­го кон­так­та ме­талл ли­бо не на­гре­ва­ет­ся, ли­бо на­гре­ва­ет­ся не­зна­чи­тель­но (ни­же темп-ры плав­ле­ния). Ши­ро­кое рас­про­стра­не­ние по­лу­чи­ла С. в твёр­дой фа­зе (спо­со­бы раз­ра­бо­та­ны пре­им. в 1960–1970-х гг.) – хо­лод­ная, тре­ни­ем, УЗ, диф­фу­зи­он­ная, ин­дук­ци­он­ная, взры­вом, маг­нит­но-им­пульс­ная, кон­такт­ная свар­ка и др. Раз­ли­ча­ют С. по спо­со­бам при­ло­же­ния дав­ле­ния (ста­тич., ди­на­мич., виб­ра­ци­он­ные), а так­же по спо­со­бу вдав­ли­ва­ния (то­чеч­ная, ли­ней­ная, коль­це­вая, шов­ная).

При хо­лод­ной (без на­гре­ва) С. од­ним толь­ко при­ло­же­ни­ем дав­ле­ния соз­да­ёт­ся зна­чит. пла­стич. де­фор­ма­ция (до со­стоя­ния те­ку­че­сти). С. с ис­поль­зо­ва­ни­ем ме­ха­нич. энер­гии тре­ния реа­ли­зу­ет­ся за счёт од­но­вре­мен­но­го на­гре­ва и пла­стич. де­фор­ма­ции ма­те­риа­ла на по­верх­но­сти ак­тив­но­го кон­так­та (свар­ка тре­ни­ем, ульт­ра­зву­ко­вая свар­ка).

Сварочное оборудование

Вклю­ча­ет ма­ши­ны, ап­па­ра­ты, сва­роч­ные го­рел­ки, а так­же вспо­мо­гат. обо­ру­до­ва­ние для кре­п­ле­ния, пе­ре­ме­ще­ния из­де­лий и сва­роч­ных ап­па­ра­тов в про­цес­се вы­пол­не­ния С. При элек­тро­свар­ке при­ме­ня­ют сва­роч­ные транс­фор­ма­то­ры, ге­не­ра­то­ры и вы­пря­ми­те­ли; при га­зо­пла­мен­ной об­ра­бот­ке – га­зо­вые ге­не­ра­то­ры. Раз­ли­ча­ют ис­точ­ни­ки пи­та­ния од­но- и мно­го­по­сто­вые, ста­цио­нар­ные (при дли­тель­ной не­пре­рыв­ной ра­бо­те) и ма­ло­га­ба­рит­ные пе­ре­нос­ные (при не­про­дол­жит. ра­бо­те). Так­же при С. ис­поль­зу­ют разл. транс­порт­ные сред­ст­ва, при­бо­ры для кон­тро­ля ка­че­ст­ва свар­но­го со­еди­не­ния и т. п.

Ком­плекс тех­но­ло­ги­че­ски свя­зан­но­го ме­ж­ду со­бой обо­ру­до­ва­ния для вы­пол­не­ния сва­роч­ных ра­бот на­зы­ва­ет­ся сва­роч­ным по­стом (ус­та­нов­кой), а при объ­е­ди­не­нии нес­коль­ких по­стов – ли­ни­ей.