Сварка и пайка - всё ли так просто?

В промышленности часто возникает необходимость в изделиях, изготовить которые путем механической обработки невозможно или очень сложно. В этом случае производится широко известные операции – сварка или пайка заготовок. Однако получить прочное и долговечное соединение не так просто, как может показаться на первый взгляд. Давайте попробуем разобраться в том, что представляет собой сварка с технической точки зрения.

Сварка - это такой же технологический процесс, как и все остальные. И здесь работают те же физические и химические законы, игнорирование которых может существенно снизить эксплуатационные характеристики изделия. Прежде всего речь идёт о том, что место соединения (сварной шов и зона теплового воздействия, ЗТВ) - являются самым слабым местом нового изделия. При этом самым хрупким местом выступает не сам сварной шов, имеющий литую структуру из столбчатых кристаллов, а прилегающая к нему зона частичного плавления, для которой характерно повышенное содержание примесей и крупное зерно. Именно в этом месте происходит разлом изделия.

Возможно ли полностью убрать обозначенные выше эффекты? Нет, на 100% это сделать практически невозможно. Однако можно существенным образом нивелировать негативные последствия сварки, если учитывать следующие обстоятельства:

Во-первых, для сварных конструкций подходят далеко не все металлы. Так, подавляющее большинство сталей при сварке склонны к образованию горячих и (или) холодных трещин, что существенным образом снижает прочность соединения. Поэтому во избежание внезапной поломки изделия следует использовать только стали, обладающие хорошей свариваемостью. В эту группу входят низкоуглеродистые стали, легированные марганцем и кремнием: 14Г2, 16ГС, 19Г, 15ХСНД и др. Общее правило - содержание углерода в сталях сварных конструкций не должно превышать 0.24...0.26%.

Во-вторых, как уже было отмечено, сварной шов и прилегающая к нему зона теплового воздействия являются самым слабым местом изделия. Из-за значительного перегрева металла в ходе сварки образуется крупное зерно, что снижает прочность, пластичность и ударную вязкость. В целях частичного устранения негативных последствий при сварке необходимо использовать плавящийся легированный флюс (для повышения прочности соединения), или постфактум проводить термообработку (отпуск или нормализацию для устранения остаточных напряжений).

Так, сварочный флюс не только изолирует зону сварки от атмосферы, но и легирует металл шва сообразно своему химическому составу. Помимо прочего, это позволяет формировать поверхность шва путём образования шлаковой корки нужных свойств.