05.02.10 – сварка, родственные процессы и технологии

Приказ Высшей аттестационной комиссии Республики Беларусь 25 октября 2010 г. № 219
 

1. Цель и задачи программы-минимум

Целью программы является приобретение аспирантом (соискателем)  необходимого объема знаний и навыков, позволяющих выполнять научно-исследовательские, проектно-конструкторские и другие виды работ, а также  решать на современном уровне теоретические и практические вопросы,  отвечающие специальности 05.02.10 «Сварка, родственные процессы и технологии».

Для достижения сформулированной цели программа решает следующие задачи:

  • устанавливает уровень  знаний аспиранта (соискателя);
  • определяет тематическое содержание курса;
  • знакомит аспиранта (соискателя) с перечнем рекомендуемой литературы, позволяющей освоить изложенный в программе материал.

2. Требования к уровню знаний аспиранта (соискателя)

В результате изучения курса аспирант (соискатель) должен знать:

  • теоретические основы и сущность процессов сварки и пайки. Проходящие  при сварке и пайке физико-металлургические и термодеформационные  процессы. Основы термодинамических и кинетических расчетов при сварке. Свариваемость и паяемость металлов;
  • технологические процессы ручной, механизированной и автоматической  сварки различных классов сталей, цветных металлов и неметаллических материалов. Наплавку, ремонтную сварку и восстановление деталей, пайку, термическую резку;
  • расчет и проектирование типовых сварных соединений и конструкций и  нестандартного вспомогательного оборудования. САПР;
  • производство сварных и паяных конструкций, средства механизации и автоматизации отдельных операций. Контроль производства сварочных работ и родственных процессов. Типичные дефекты сварных и паяных соединений, причины образования и способы исправления;
  • системы сертификации Республики Беларусь в области сварочного производства и родственных технологий. Аттестацию и сертификацию производственного персонала, сварочных материалов и оборудования;
  • вопросы охраны труда, пожарной безопасности, экологии и экономики сварочного производства и родственных технологий.

3. Содержание курса

Введение

Сварка – один из ведущих технологических  процессов в промышленности и строительстве. Преимущества сварки по сравнению с другими  процессами получения неразъемных соединений. История возникновения и развития сварки. Роль русских и советских ученых, научно-исследовательских, проектных и учебных организаций в становлении и росте сварочного производства  в стране и в мире ( Н.Н.Бенардос, Н.Г. Славянов, Е.О.Патон, Н.Н.Рыкалин, Г.А. Николаев и др., ИЭС им. Е.О.Патона, ЦНИИТМАШ, ВНИИАТОГЕНМАШ, ИМЕТ им. А.А.Байкова, МВТУ им. Н.Э.Баумана, МАТИ и др.). История возникновения, роль и развитие родственных процессов.  Современное состояние сварки  и родственных процессов в зарубежных странах и Республике Беларусь.

3.1. Теория процессов сварки, пайки

Ключевые слова: сущность сварки и пайки, источники энергии, классификация, физико-металлургические процессы, свариваемость,  паяемость.

Физические основы и классификация процессов сварки и пайки

Атомы и межатомные связи в твердых телах: ионная, ковалентная, молекулярная, металлическая. Кристаллическое строение металла, физические и химические свойства, имеющие отношение к процессам сварки и пайки. Сущность процессов сварки и пайки. Механизм образования сварного и паяного соединений, кинетика возникновения межатомных (металлических) связей между свариваемыми элементами. Определение понятия   сварки (ГОСТ 2601) и пайки (ГОСТ 7325).

Классификация процессов сварки  и пайки. Классы, виды и способы сварки и пайки. Источники энергии, используемые для получения  сварного и паяного соединений. Основные виды и способы сварки и пайки, применяемые в промышленности  и строительстве, принципиальные схемы процессов.

источники тепловой энергии

Общие требования к источникам  тепловой энергии (источникам теплоты), используемых при сварке и пайке.

Сварочная дуга. Электрический разряд в  газах. Термоэлектронная и автоэлектронная  эмиссии электронов, работа выхода электрона. Ионизация атомов и молекул соударением,  термическая и фотоионизация, потенциал ионизации элементов, рекомбинация. Строение сварочной дуги;  процессы, проходящие в катодной и анодной областях, столбе дуги. Электрические свойства дуги, зависимость  напряжения дуги от ее длины, вольт-амперная характеристика. Тепловые свойства дуги, температура в различных участках дуги, полная и эффективная тепловая  мощность. Магнитные свойства дуги,  магнитное дутье. Газовые потоки в дуге. Особенности дуги переменного тока. Перенос металла в дуге, основные виды и характер переноса. Силы, действующие в  дуге на расплавленный металл.

Газовое пламя. Строение и характеристика ацетилено-кислородного пламени, проходящие в нем физические и химические процессы. Нормальное, окислительное и науглероживающее пламя. Мощность газового пламени.

Электрошлаковый расплав, сжатая электрическая дуга, электронный и фотонный лучи, реакция термита, ток высокой частоты, печной нагрев,  электрический и трущийся контакты; принцип нагрева, общая характеристика.

Тепловые процессы при сварке и пайке

Основные теплофизические  величины и понятия: температура, температурное поле, теплосодержание, теплоемкость,  теплопроводность. Поверхностная теплоотдача, конвективный и лучистый теплообмены. Схемы нагреваемого тела. Классификация источников теплоты.

Основные расчетные схемы процесса нагрева металла источниками теплоты, термические расчеты применительно к нагреву полубесконечного тела точечным источником теплоты (дуговая наплавка на поверхность  массивного тела) и нагрева пластины линейным источником теплоты (однопроходная дуговая сварка тонких листов с проплавлением на всю толщину). Характер распределения  температуры в пластине при подвижном линейном источнике теплоты, влияние теплофизических свойств  нагреваемого металла и параметров режима сварочной дуги на температурное поле.

Нагрев и плавление металла при дуговой сварке. Термический цикл сварки, основные параметры цикла. Расчет максимальной температуры нагрева в различных точках пластины, длительности пребывания металла выше заданной температуры, мгновенной скорости охлаждения  при данной температуре. Эффективная  погонная энергия процесса сварки, начальная температура свариваемого металла; их влияние на  параметры термического цикла сварки. Оценка интенсивности охлаждения металла по времени охлаждения в  диапазоне температур 800-500оС (t8/5). Зависимость времени охлаждения t8/5 от эффективной погонной  энергии сварки, толщины листа и начальной  температуры металла. Формулы для определения времени t8/5. Особенности термического цикла при многопроходной сварке короткими и длинными участками.

Сварочная ванна, ее образование при дуговой сварке. Форма  ванны, головная и хвостовая части, основные  геометрические размеры, коэффициенты формы шва и формы проплавления. Температура различных участков ванны. Расчетное определение геометрических параметров  и продолжительности существования ванны.

Нагрев и плавление плавящегося электрода. Схемы нагрева электрода при ручной и механизированной дуговой сварке, распределение температуры вдоль  электрода; особенности и характеристики плавления электродов.

Нагрев и плавление металла при точечной контактной сварке. Схема нагрева, полное количество выделяемой при сварке теплоты. Влияние контактного сварочного сопротивления на процессы нагрева и плавления металла. Тепловой баланс. Скорость охлаждения сварной точки после сварки.

Нагрев и плавление металла и припоя при пайке. Схемы нагрева при различных способах пайки. Воздействие выделяемой при пайке  теплоты на паяемый металл.

Металлургические процессы при сварке и пайке

Специфические условия протекания процессов плавления металла при сварке и пайке и образования сварного и паяного швов. Влияние  специфических условий на процессы  взаимодействия металла с находящимися в зоне сварки и пайки газовой фазой и жидким шлаком.

Основные стадии процесса сварки и пайки условия протекания на них реакций. Термодинамические расчеты равновесий, понятие о кинетике реакций.

Газовая фаза. Образование и характерный состав газовой фазы при сварке и пайке. Роль газовой  фазы в защите зоны сварки и пайки от воздуха.

Взаимодействие расплавленного металла с содержащимся в газовой фазе кислородом. Источники кислорода в газовой фазе. Растворение кислорода  в железе и его реакции с основой и находящимися в стали элементами. Влияние на процессы взаимодействия кислорода с жидким металлом парциального давления кислорода в газовой  фазе, температуры и упругости диссоциации оксида.  Воздействие кислорода и продуктов окисления на качество металла шва.

Взаимодействие расплавленного металла с содержащимся в газовой фазе азотом. Источники азота в газовой фазе. Характер взаимодействия азота с железом: растворение, образование  нитридов. Влияние парциального давления и температуры на растворимость азота в железе. Воздействие присутствующего в расплавленном и твердом металлах азота  на процесс сварки и свойства сварных соединений. Пути снижения содержания азота в газовой фазе.

Взаимодействие расплавленного металла с содержащимся в газовой фазе водородом. Источники водорода в газовой фазе. Растворение водорода в металле. Влияние парциального давления и температуры  на растворимость водорода в железе. Диффузионно-подвижный и остаточный водород. Воздействие присутствующего в расплавленном и твердом металлах водорода на процесс сварки и свойства сварных соединения. Пути снижения  содержания водорода в газовой фазе.

Шлаковая фаза. Образование и характерный состав шлаковой фазы при дуговой и электрошлаковой сварке и пайке.  Роль шлаковой фазы в защите  зоны сварки  и пайки от воздуха и в протекании  процессов сварки и пайки.

Физические свойства шлаков: вязкость, температура плавления, плотность, газопроницаемость, электропроводность. Основность шлаков.

Молекулярное и ионное строение жидких шлаков.

Металлургическая обработка металла сварочной ванны. Раскисление металла, назначение и сущность. Осаждающее раскисление, схема процесса, элементы – раскислители, раскисление с образованием газообразных и конденсированных продуктов. Диффузионное раскисление, схема и механизм процесса, закон  распределения.

Легирование металла, назначение и сущность.  Основные способы легирования: путем введения в  сварочную ванну легирующих элементов в металлическом состоянии, посредством прохождения обменных реакций с восстановлением  легирующего элемента. Коэффициент перехода легирующего элемента.

Рафинирование металла, назначение и сущность. Способы удаления из сварочной ванны серы и фосфора.

Окисление и раскисление металла при пайке.

Кристаллизация и формирование металла шва

Основные закономерности процесса кристаллизации жидкого металла. Зарождение центров кристаллизации (зародышей). Температура плавления  и температура фактической кристаллизации. Теплота кристаллизации. Отличительные особенности кристаллизации чистых металлов и сплавов. Кристаллизация расплава, образующего непрерывный ряд твердых растворов, в условиях равновесного и неравновесного состояний. Диффузионная  и бездиффузионная кристаллизации.  Типы первичной структуры при кристаллизации.

Особенности кристаллизации и формирования первичной структуры металла шва, кристаллическое строение швов. Факторы, влияющие на первичную структуру металла шва (способ и режимы сварки, присутствие в сварочной ванне элементов-модификаторов и др.). Химическая неоднородность металла шва (ликвация), виды  ликвации: зональная, меж- и внутрикристаллитная. Влияние условий  сварки на степень  химической неоднородности металла шва. Характерные концентрационные зоны металла шва при одно- и многопроходной сварке, участие  основного металла в формировании химического состава и структуры отдельных зон сварного шва.

Поры в сварных швах. Механизм образования пор, влияние растворенных в сварочной ванне газов (кислорода, азота и водорода) на появление и развитие пор в металле шва. Причины  образования пор  в сталях и алюминиевых  сплавах, пути их устранения. Поры в швах, сваренных ручной дуговой сваркой покрытыми электродами и механизированной сваркой в защитном газе; факторы, способствующие их образованию.

Твердые включения в сварных швах: шлаковые, оксидные, металлические. Природа образования включений в швах, сваренных дуговой сваркой.

Горячие трещины в сварных и паяных соединениях. Виды и характер горячих трещин. Природа и механизм  образования трещин в металле шва и зоне термического влияния, температурный  интервал хрупкости (ТИХ). Пути повышения сопротивляемости сварных соединений образованию горячих трещин.

Процессы, проходящие в зоне термического влияния

сварного соединения

Характерные зоны сварного соединения  (металл шва, зона сплавления, зона термического  влияния), Определение зон по ГОСТ 2601, происхождение.

Образование зоны термического влияния  (ЗТВ) при сварке плавлением, принципиальное строение. Анализ процессов , проходящих при нагреве и охлаждении стали в ЗТВ. Влияние параметров термического цикла сварки на возможные структурные превращения и изменение свойств свариваемого металла (на примере дуговой  сварки углеродистой и легированной сталей).

Холодные трещины в сварных соединениях (преимущественно в ЗТВ), виды и характер трещин. Природа и механизм образования трещин, необходимые для этого условия (появление при сварке хрупких закалочных структур, наличие  в металле шва повышенного количества диффузионного водорода, действие в зоне сварного соединения достаточных сварочных остаточных напряжений). Углеродный эквивалент, параметр трещинообразования, температура подогрева металла при сварке; понятие , расчеты. Меры  по снижению склонности сварных соединений  к образованию холодных трещин.

Ламелярные трещины в зоне термического влияния. Характер трещин и факторы, способствующие их появлению. Конструктивные и технологические мероприятия, направленные на повышение стойкости сварных соединений к ламелярному разрушению.

Напряжения и деформации при сварке и пайке

Возникновение напряжений и деформаций при  сварке, классификация. Влияние  сварочных напряжений и деформации  на качество изготавливаемых конструкций. Способы уменьшения  сварочных напряжений и деформаций на стадии проектирования конструкции, сборки элементов конструкций под сварку, сварки, послесварочной обработки сварных  узлов и конструкций.

Остаточные напряжения в паяных соединениях. Источники  образования остаточных напряжений и деформаций, способы снижения.

Свариваемость и паяемость  металлов

Современное понятие свариваемости металлов. Факторы,  влияющие на свариваемость: основной  металл (определяет принципиальную пригодность металла к данному способу сварки), условия сварки (определяют технологическую возможность конкретного технологического процесса сварки в заданных производственных условиях), тип конструкции (определяет конструктивную пригодность металла для изготовления данной сварной конструкции),  назначение (определяет  надежность сварной конструкции и ее  работоспособность в заданных условиях эксплуатации).

Понятие паяемости металлов.

3.2. Технологические процессы сварки, пайки, НАПЛАВКИ И РЕЗКИ

Ключевые слова: способы сварки, материалы, оборудование, технология, наплавка, пайка, термическая резка, ремонтная сварка, восстановление деталей

Сварка плавлением, наплавка и пайка

Классификация процессов сварки плавлением. Виды и способы сварки плавлением, используемые в промышленности и строительстве. Схемы процессов, характеристика, области и особенности применения. Понятие технологии сварки. Состав технологического процесса сварки. Термины и  определение основных понятий в области сварки плавлением (ГОСТ 2601).

Материалы для сварки, пайки и наплавки. Технологические и металлургические функции сварочных материалов. Влияние сварочных материалов на процессы сварки и служебные свойства сварных соединений.

Защитные газы. Общие сведения о дуговой сварке в защитном газе. Инертные газы (аргон, гелий), активные газы (углекислый газ, кислород, азот, водород),  смеси инертных и активных газов. Общая  характеристика, области и особенности применения.

Сварочная проволока и прутки. Общие сведения о сварочной проволоке и прутках и особенностях их применения. Электродная и присадочная проволоки. Ручная и механизированная  подача проволоки в зону сварки. Стальная сварочная проволока (ГОСТ 2246), основные параметры и размеры, условное обозначение марок, примеры распространенных марок проволоки. Сварочная проволока из алюминия и его сплавов (ГОСТ 7871), назначение, условное обозначение марок, примеры распространенных марок. Сварочная проволока и прутки из меди и сплавов на  основе меди (ГОСТ 16130), проволока из титана и титановых сплавов (ГОСТ 27265), прутки для  наплавки (ГОСТ 21449), общая характеристика, области и особенности применения. Подготовка сварочных проволок и прутков к сварке.

Покрытые металлические электроды для  ручной дуговой сварки и наплавки. Общие технические требования к электродам (ГОСТ 9466). Классификация и условное обозначение электродов по отечественным  и зарубежным стандартам. Металлургические и технологические характеристики электродов с кислым , рутиловым, основным  и целлюлозным  видами покрытия. Электроды для сварки  углеродистых и низколегированных конструкционных сталей, типы электродов (ГОСТ 9467). Электроды для сварки легированных конструкционных сталей, типы электродов (ГОСТ 9467), Электроды для сварки теплоустойчивых сталей, типы электродов (ГОСТ 9467). Электроды для  сварки высоколегированных сталей, типы электродов (ГОСТ 10052), Электроды для  сварки разнородных сталей, чугуна, цветных  металлов (алюминия, меди, никеля и их сплавов). Электроды для  наплавки поверхностных слоев, типы электродов (ГОСТ 10051). Электроды для  резки металлов. Общие характеристики  электродов, области и особенности применения.  Хранение электродов и подготовка к сварке (прокалка).Промышленное производство электродов, общие сведения. Примеры широко применяемых марок электродов.

Сварочные флюсы. Общие сведения о процессах сварки с использованием флюсов (дуговая сварка под флюсом, по флюсу, электрошлаковая, газовая), Классификация флюсов по способу изготовления и  химическому составу. Технологические и  металлургические функции флюсов. Требование определенного сочетания типа флюса и марки электродной проволоки (химического состава), Флюсы для дуговой сварки сталей, плавленные  (ГОСТ 9087) и керамические флюсы. Области и особенности применения, подготовка к сварке (прокалка). Примеры промышленных марок флюсов. Флюсы  для дуговой сварки цветных металлов, особенности составов.

Порошковые проволоки и ленты для  механизированной сварки и наплавки. Общие  сведения о дуговой  механизированной и автоматической сварке и наплавке  порошковыми проволоками и лентами. Технологические и металлургические функции порошковых проволок и лент. Принципиальное строение порошковых проволок и лент. Конструкции оболочек, основные составляющие порошка-наполнителя (порошкового сердечника) проволоки и ленты. Коэффициент заполнения.  Производство порошковой проволоки. Порошковая проволока для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей (ГОСТ 26271), основные параметры и размеры, классификация проволоки по условиям применения (самозащитная, газозащитная), допустимым положениям сварки и пределу текучести металла шва, подготовка проволоки  к сварке (прокалка), примеры промышленных марок порошковых проволок. Порошковые проволоки для сварки высоколегированных сталей, проволоки с металлическим сердечником. Порошковые проволоки (ГОСТ 26101) и ленты (ГОСТ 26467) для наплавки поверхностных слоев, основные параметры и размеры, конструкции оболочек  проволоки, подготовка к сварке.

Неплавящиеся электроды. Общие сведения о дуговой сварке (резке) с использованием неплавящихся электродов. Технологические  функции  неплавящихся электродов. Требования к материалам электродов. Угольные и графитовые электроды, области применения при сварке и  резке. Вольфрамовые электроды, физические характеристики, электроды  с добавками оксидов редкоземельных элементов. Вольфрамовые  электроды по ГОСТ 23949, основные параметры и размеры.

Горючие газы для газопламенной обработки металлов. Общие сведения о процессах газопламенной обработки (сварке, пайке, резке, местной термической обработке,  нагреве при сварке и правке). Технологические функции применяемых смесей горючего газа с кислородом. Требования к  горючим газам, применяемым при сварке и пайке. Ацетилен, свойства и способы  получения. Газы – заменители ацетилена: пропан-бутан, МАФ,  пары бензина и керосина, водородно-кислородная смесь.

Припои и флюсы для пайки. Классификация припоев (ГОСТ 19248) и флюсов (ГОСТ 19250). Технологические характеристики. Области и особенности применения.

Источники питания для дуговой сварки. Основные требования, предъявляемые к источникам питания сварочной дуги. Взаимосвязь внешних характеристик источников питания ручной и механизированной сварки с вольт-амперной характеристикой дуги. Источники питания дуги переменным током. Сварочные трансформаторы для ручной дуговой сварки покрытыми электродами и автоматической сварки под флюсом. Принцип действия, конструктивное оформление.  Примеры промышленных марок трансформаторов, общие технические характеристики.

Источники питания дуги постоянным током. Сварочные преобразователи, агрегаты и выпрямители. Принцип действия, конструктивное  оформление. Области применения. Примеры промышленных марок источников питания постоянного тока для ручной и механизированной сварки, общие технические характеристики.

Инверторные источники питания сварочной дуги. Блок-схема источника, принцип действия.  Основные преимущества  и области применения. Примеры промышленных марок источников питания, общие  технические характеристики.

Вспомогательные устройства источников питания: стабилизаторы горения дуги, ограничители напряжения холостого хода. Назначение, области применения.

Специализированные установки для сварки  переменным и/или постоянным током, общая характеристика и назначение.

Сварные и паяные соединения и швы. Сварные и паяные соединения, определение. Типы  соединений, характеристика.

Сварные и паяные швы, определение. Классификация  швов. Угловые и стыковые сварные швы в современном  понимании.

Конструктивные элементы подготовленных кромок свариваемых и паяных деталей, назначение, влияние на процесс сварки и пайки. Конструктивные элементы сварных и паяных швов. Примеры  типичных форм подготовленных к сварке и пайке кромок и сварных и паяных швов.

Оборудование и основные положения технологии сварки. Ручная дуговая сварка  покрытыми электродами. Сварочные посты. Состав постов: источники питания  с пусковой и контрольно-измерительной аппаратурой, электрододержатель и комплект сварочных кабелей, оборудование для хранения и прокалки электродов, механическое оборудование  и технологические сварочные приспособления, вспомогательный инструмент, система вентиляции, средства индивидуальной защиты сварщика. Основные положения технологии ручной сварки – выбор, хранение и подготовка электродов к сварке, подготовка металла и конструкций к сборке и сварке, сборка конструкций под  сварку, сварка. Техника и режимы сварки, особенности  сварки швов в различных положениях, сварка  соединений со стыковыми и угловыми швами,  способы выполнения  швов.

Механизированная дуговая сварка в углекислом газе и его смесях. Оборудование – сварочные полуавтоматы,  источники питания, газовая аппаратура; устройство и примеры промышленных марок оборудования. Сварочные  материалы, подготовка материалов к сварке. Основные положения технологии сварки – подготовка и сборка деталей под сварку, техника и параметры режимов сварки, особенности сварки  швов в различных положениях.

Ручная аргонодуговая сварка неплавящимся (вольфрамовым) электродом. Оборудование – источники питания и установки, осцилляторы, сварочные горелки, газовая аппаратура;  устройство и примеры промышленных марок оборудования. Сварочные материалы – защитные  газы, присадочный металл, вольфрамовые электроды. Основные  положения технологии сварки – подготовка и сборка деталей под сварку, техника и параметры  режима сварки, сварка в пульсирующем (импульсном) режиме. Автоматическая аргонодуговая  сварка вольфрамовым электродом, сварочные  автоматы для сварки листовых конструкций и неповоротных стыков труб (орбитальная сварка). Механизированная и автоматическая аргонодуговая сварка плавящимся электродом. Импульсно-дуговая сварка. Оборудование, сварочные материалы, особенности технологии.

Робототехнические комплексы для сварки в защитном газе, принципиальное конструктивное оформление, общие технические характеристики, области и особенности применения.

Автоматическая сварка под флюсом. Оборудование – сварочные автоматы (принцип  действия, конструктивное оформление), источники  питания; примеры промышленных марок  автоматов. Сварочные материалы – флюсы, проволока, дополнительный присадочный металл,  выбор  системы флюс-проволока, подготовка  материалов к сварке. Основные положения технологии  сварки – подготовка и сборка деталей под сварку с возможной установкой выводных планок, техника и параметры режима сварки.

Механизированная сварка порошковой проволокой. Оборудование – сварочные полуавтоматы (особенности конструктивного  оформления), источники питания, газовая аппаратура (при сварке в защитном газе); примеры промышленных марок полуавтоматов. Сварочные  материалы – порошковая проволока, защитные  газы (при сварке в защитном газе). Основные  положения технологии сварки - подготовка и сборка деталей под сварку, техника и параметры режима сварки.

Электрошлаковая сварка. Области и особенности применения. Оборудование, материалы (флюсы, плавящиеся электроды). Основные положения технологии сварки.

Газовая сварка. Ацетилено-кислородная сварка. Сварочные материалы (ацетилен, кислород, присадочный металл, флюсы). Оборудование  и аппаратура(ацетиленовый генератор, предохранительные затворы, баллоны, газораспределительные рампы, редукторы, рукава, горелки). Основные  положения технологии сварки – подготовка и сборка  деталей под сварку, техника и параметры режима  сварки. Особенности сварки с использованием  газов – заменителей ацетилена и водородно-кислородной смеси.

Технология сварки сталей и чугуна.  Сварка  низкоуглеродистых конструкционных сталей. Состав и свойства сталей. Пригодность стали к сварке плавлением, особенности  сварки. Технология сварки сталей ручной дуговой  сваркой покрытыми электродами, в углекислом  газе, под флюсом. Сварочные материалы,  режимы сварки.

Сварка среднеуглеродистых конструкционных сталей. Состав и свойства сталей. Пригодность стали к сварке  плавлением, особенности сварки. Технологические  мероприятия, способствующие снижению склонности металла шва и ЗТВ сварного соединения к  образованию трещин. Технология сварки сталей  ручной дуговой сваркой покрытыми электродами,  выбор рациональных типов соединений, марок электродов и режимов сварки, подогрев металла в  месте сварки.

Сварка чугуна. Причины плохой  пригодности чугуна к сварке плавлением. Горячая и холодная сварка чугуна. Технологические факторы, способствующие снижению склонности чугуна к образованию трещин при сварке. Ручная дуговая сварка покрытыми электродами, выбор электродов, особенности технологического процесса сварки. Механизированная сварка чугуна плавящимся электродом. Газовая пайка-сварка.

Сварка низколегированных конструкционных сталей, состав и свойства сталей.  Пригодность сталей к сварке плавлением. Оценка склонности стали к образованию холодных  трещин по величине параметра трещинообразования. Особенности  сварки, технологические факторы, влияющие на образование трещин при сварке. Технология сварки сталей ручной дуговой сваркой покрытыми электродами, в углекислом газе и его смесях, порошковой проволокой, под флюсом. Выбор сварочных материалов с установлением температуры прокалки перед сваркой и условий хранения, режимов сварки (включая температуры подогрева металла в зоне сварки, при необходимости),  способов выполнения швов. Особенности сварки низколегированных высокопрочных сталей, выбор рациональных режимов сварки.

Сварка легированных конструкционных сталей. Характеристика, состав и свойства  сталей. Пригодность сталей к сварке плавлением, повышенная склонность сталей к образованию трещин, необходимость  термической обработки сварных соединений (закалки с отпуском). Особенности сварки, технологические мероприятия,  способствующие предупреждению образования  трещин при сварке. Сварка с использованием сварочных материалов, обеспечивающих получение металла шва с аустенитной структурой. Сварка сталей ручной дуговой сваркой покрытыми электродами, выбор типов и марок электродов и температуры прокалки перед сваркой, рациональных режимов сварки,  температуры подогрева в месте сварки и процедуры термообработки сварных соединений.

Сварка теплоустойчивых сталей. Характеристика, состав и свойства сталей. Пригодность  сталей к сварке плавлением, повышенная склонность к образованию холодных трещин. Особенности сварки,  технологические мероприятия, снижающие возможность образования трещин при сварке, необходимость термообработки (высокотемпературного отпуска) сварных соединений, использование материалов,  обеспечивающих получение металла шва с аустенитной структурой. Ручная дуговая сварка  покрытыми электродами, типы и марки электродов,  прокалка  электродов перед сваркой, выбор режимов и условий сварки, отпуск сварных соединений.

Сварка высоколегированных сталей. Краткая характеристика, состав и свойства сталей. Структурные классы сталей, диаграмма Шеффлера. Сварка высокохромистых сталей, пригодность к сварке  плавлением. Технологические мероприятия, способствующие снижению склонности сварных  соединений к образованию трещин, отпуск сварных  соединений. Сварка хромоникелевых сталей. Пригодность к сварке плавлением. Технологические мероприятия, снижающие сварочные напряжения и деформации, минимизирующие возможность появления  неблагоприятных структурных и фазовых превращений в ЗТВ, а также уменьшающие склонность к образованию горячих трещин и способствующие сохранению стойкости сварных соединений против МКК. Ручная дуговая сварка высоколегированных сталей покрытыми электродами,  ручная и механизированная сварка в защитном газе (аргоне) неплавящимся и плавящимся электродами. Сварочные материалы,  режимы и условия сварки.

Сварка разнородных сталей. Особенности сварки разнородных сталей. Технологические мероприятия, способствующие  получению качественных сварных соединений при ручной дуговой сварке покрытыми электродами, выбор типов и марок электродов,  техники и режимов сварки. Сварка сталей с цветными металлами, особенности технологии.

Технология сварки цветных металлов. Сварка  алюминия и его сплавов. Состав и свойства  алюминиевых сплавов. Литейные и деформируемые сплавы. Пригодность к сварке плавлением, особенности сварки. Подготовка под сварку основного металла и сварочных материалов. Ручная и механизированная аргонодуговая  сварка неплавящимся и плавящимся электродами, газовая сварка, ручная дуговая сварка покрытыми электродами. Сварочные материалы, оборудование, технология.

Сварка меди и ее сплавов. Характеристика меди и медных сплавов. Пригодность к сварке плавлением и особенности сварки меди, латуней и бронз. Ручная дуговая сварка порытыми электродами, ручная и механизированная аргонодуговая сварка, автоматическая сварка под флюсом. Сварочные материалы, оборудование,  технология.

Сварка титана и его сплавов, пригодность к сварке плавлением и особенности сварки. Аргонодуговая сварка неплавящимся  и плавящимся электродами. Сварочные материалы, оборудование, технология.

Наплавка поверхностных слоев с особыми свойствами. Назначение, выбор состава наплавленного металла. Материалы для наплавки. Основные положения техники и  технологии наплавки.

Ремонтная сварка и восстановление деталей. Общие сведения о ремонтной сварке. Особенности  организации и выполнения ремонтно-сварочных работ.

Ремонт сваркой стальных конструкций.  Устранение трещин, вварка заплат,  восстановление поломанных деталей. Подготовка дефектного участка к сварке, основные положения  технологического процесса сварки.

Ремонт наплавкой стальных деталей. Выбор способа наплавки и сварочных материалов. Основные положения технологического процесса наплавки.

Пайка. Способы пайки, применяемые  в промышленности. Основные положения технологического процесса  пайки металлов и неметаллических материалов. Особенности пайки различных материалов и соединений (на примере пайки высоколегированных сталей, алюминиевых сплавов, металла с керамикой).

Дефекты сварных и паяных соединений. Типичные дефекты сварных соединений. Классификация дефектов. Причины образования  наиболее распространенных и опасных дефектов: трещин, пор,  непроваров, несплавлений и т.п.. Влияние дефектов на работоспособность сварных соединений, допустимые и недопустимые соответствующими нормативными документами дефекты,  уровни качества сварных соединений по действующему стандарту. Способы исправления недопустимых дефектов:  неполномерности швов, превышения выпуклости сварных швов,  кратеров, подрезов, непроваров, пор, трещин, случайной дуги.

Дефекты  паяных соединений. Причины  образования наиболее  распространенных дефектов: непропаев, неспаев,  подрезов и др. Способы исправления недопустимых дефектов.

Сварка давлением

Классификация процессов сварки  давлением. Виды и способы сварки давлением, используемые в промышленности и строительстве. Схемы процессов,  характеристика, области и особенности применения.

Технология точечной, рельефной и шовной контактной сварки. Точечная и  рельефная  контактная сварка. Схема (этапы) формирования сварных соединений. Нагрев металла при сварке. Жесткие и мягкие режимы. Шунтирование тока. Сопутствующие процессы при образовании сварных соединений. Типы соединений при точечной (рельефной) сварке. Конструктивные элементы соединений, влияние параметров конструктивных элементов на свойства сварных соединений. Основные положения технологии точечной (рельефной) контактной сварки, общая схема технологического процесса, техника  и параметры режима сварки, циклограмма процесса сварки.  Технология сварки низкоуглеродистых,  низколегированных и высоколегированных  сталей, алюминиевых и титановых сталей;  примеры технологии сварки. Особенности сварки деталей разной толщины.  Контроль при точечной  (рельефной)  сварке и его особенности, контроль чертежей, оборудования, квалификации наладчиков и сварщиков, квалификации технологического процесса, контроль операций, сопутствующих сварке, контроль процесса сварки, контроль сварных соединений и узлов.

Шовная контактная сварка. Схема формирования сварного соединения. Шунтирование сварочного тока. Типы соединений при шовной сварке, конструктивные элементы соединений. Основные положения шовной контактной сварки, подготовка и сборка  деталей под сварку, техника и параметры режима сварки. Циклограмма процесса сварки.  Технология сварки сталей, алюминиевых и титановых сплавов. Контроль при шовной контактной сварке.

Технология (стыковой) контактной сварки. Формирование  соединений при стыковой  контактной сварке сопротивлением и оплавлением. Источники теплоты при сварке. Сопутствующие процессы при образовании сварного соединения. Основные положения технологии сварки, подготовка и сборка деталей под сварку, техника и параметры режимов сварки сопротивлением и оплавлением. Особенности сварки  различных деталей (проволоки, рельсов, труб). Доводочные операции после сварки. Контроль при стыковой контактной сварке.

Оборудование для контактной сварки. Общая характеристика и основные функции оборудования (машин) для контактной сварки. Принципиальное устройство машин, механическая и электрическая части,  аппаратура управления. Классификация и обозначение машин контактной сварки.

Робототехнические комплексы для точечной контактной  сварки, принципиальное конструктивное оформление, общие технологические характеристики, области и особенности применения.

Технология и оборудование для диффузионной сварки.  Особенности прохождения  процесса и образования соединения  при диффузионной сварке. Свариваемые материалы, области применения. Основные  положения технологии сварки, подготовка поверхности  свариваемых деталей, техника и параметры  режима сварки. Влияние подготовки поверхности  перед сваркой и параметров режима сварки на качество соединений. Разновидность диффузионной  сварки: без промежуточной прокладки, с  промежуточной прокладкой. Оборудование для  диффузионной сварки,  принципиальное устройство сварочных установок.

Технология и оборудование для холодной сварки. Схемы холодной сварки стыковых и нахлесточных соединений. Механизм образования сварного соединения. Свариваемые  материалы, области применения. Оборудование для стыковой сварки и сварки нахлесточных  соединений, принципиальные  конструкции машин. Ручные клещи для стыковой сварки алюминиевых и медных проводов. Технология  холодной сварки алюминиевых заготовок и пластин, подготовка деталей под сварку, техника сварки.

Технология и оборудование для сварки трением. Особенности образования  сварного соединения. Материалы, соединяемые сваркой трением, области применения. Конструктивные формы сварных соединений. Основные положения технологии сварки трением,  подготовка и сборка деталей под сварку, техника и параметры режима сварки. Циклограмма процесса сварки. Оборудование для сварки трением,  принципиальная конструктивная схема. Разновидности  сварки трением.

Термическая резка

Общие сведения о термической резке. Кислородная резка. Сущность и условия резки,  разрезаемость. Разделительная резка, оборудование  для ручной и механизированной резки, технология резки. Поверхностная резка, оборудование,  технология. Области применения различных способов кислородной резки.

Кислородно-флюсовая резка, особенности процесса, материалы, оборудование. Области применения .

Дуговая резка. Сущность процесса, области применения. Резка плавящимся электродом – проволокой сплошного сечения, порошковой проволокой, покрытым  металлическим электродом. Техника ручной дуговой резки покрытым металлическим электродом, промышленные марки специализированных электродов для резки, характеристика. Воздушно-дуговая резка, материалы, оборудование, техника резки, области применения.

Плазменная резка. Сущность процесса, области применения. Материалы, оборудование, технология.

Лазерная резка, сущность процесса, оборудование, области применения.

Специальные способы сварки.

Электроннолучевая сварка. Сущность процесса сварки. Особенности расплавления свариваемого металла и образования сварного соединения. Оборудование, принципиальные схемы установок электроннолучевой сварки. Основные положения  технологии сварки, области применения.

Лазерная сварка. Сущность процесса сварки, способы. Принципиальные схемы установок лазерной сварки . Технологическая возможность сварки и области применения.

Ультразвуковая сварка. Сущность процесса и  механизм образования сварного соединения. Способы ультразвуковой сварки. Установки для сварки ультразвуком, принципиальное строение.  Основные положения технологии сварки, области применения.

Сварка взрывом. Сущность процесса сварки, способы. Особенности технологии сварки, свариваемые материалы, области применения.

Сварка трением  с перемешиванием. Сущность процесса. Особенности технологии сварки.

Сварка специальных материалов

Сварка плавлением и давлением тугоплавких металлов (циркония, молибдена, ванадия) и неметаллических материалов (металла с керамикой, пластмасс). Способы и особенности технологии сварки.

3.3. Проектирование сварных конструкций

Ключевые слова: сварные конструкции, проектирование, работоспособность, технологичность.

Металлы, применяемые для изготовления  сварных конструкций, механические свойства. Распространенные марки конструкционных  сталей и алюминиевых сплавов.

Поведение металла при статических и динамических  нагрузках, в условиях низких и высоких температур. Влияние на поведение металлов концентраторов напряжений. Основные  положения механики разрушения, работоспособность и надежность конструкций. Виды разрушений.

Расчет на прочность стыковых и угловых швов стыковых, тавровых и нахлесточных соединений. Расчет и проектирование типовых сварных конструкций: балок, газгольдеров, трубопроводов.

Общие принципы проектирования сварных конструкций. Способы уменьшения на стадии проектирования остаточных сварочных напряжений и деформаций. САПР в проектировании конструкций и технологий сварки.

Понятие технологичности сварных конструкций.

3.4. Производство сварных и паяных конструкций

Ключевые слова: сварные и паяные конструкции, производство, организация, механизация, контроль.

Принципиальная схема производства сварных конструкций, заготовительные, сборочные и сборочно-сварочные операции. Применение стандартного и нестандартного сборочного, сборочно-сварочного и сварочного оборудования и приспособлений. Основы проектирования нестандартного механического оборудования и приспособлений. Примерная технология  изготовления типовых сварных конструкций:  балочных (балок), сплошностенчатых (колонн), решетчатых (ферм) и листовых (обечаек), сварных деталей машин.

Особенности и примерная технология изготовления паяных конструкций.

Механизация и автоматизация производства сварных конструкций

Основы механизации и автоматизации сварочного производства.

Комплексная механизация и автоматизация  заготовительных и сборочно-сварочных работ (на примере технологического потока производства прямошовных труб). Условия применения, оценка уровня механизации и экономической эффективности использования при  производстве сварных конструкций автоматических способов сварки.

Роботизация дуговой сварки  в защитном газе и контактной точечной  сварки при изготовлении конструкций.

Контроль технологического процесса сварки, пайки и других родственных технологий

Этапы и состав контроля.

Входной (предварительный) контроль. Состав контроля, его важность.

Операционный контроль. Состав и организация операционного контроля на производстве. Персонал, выполняющий контрольно-надзорные функции непосредственно при производстве работ.

Приемочный контроль качества сварных и паяных соединений и наплавленных покрытий. Приемочный контроль – завершающий этап контроля производства работ. Состав контроля и порядок проведения, требуемое оборудование, аппаратура и инструмент.

Неразрушающие методы контроля: внешний осмотр и измерение, радиографический контроль с использованием рентгеновского и гамма излучений, ультразвуковой контроль, цветной (капиллярный) метод контроля, магнитографический и магнитопорошковый методы,  акустический, методы течеискания (наливом воды, пузырьковый, газоаналитический, капиллярный), вскрытие, измерение твердости участков сварного соединения, спектральный анализ. Сущность и процедура проведения  контроля неразрушающими методами.

Разрушающие методы контроля: механические испытания, металлографические исследования, химический анализ. Сущность методов контроля.

Системы управления качеством в производстве сварных,  паяных конструкций и при восстановлении деталей и инструментов.

Организация сварочного производства

Проектирование сварочных цехов и участков. Размещение сварочного и механического оборудования,  расчет требуемого энергоснабжения и вентиляции. Метрологическое обеспечение сварочного производства и процессов контроля.

Охрана труда, пожарная безопасность и экология в сварочном производстве. Факторы  и причины травматизма при производстве сварочных работ. Требования безопасности. Оказание первой помощи пострадавшим.

Маркетинг и менеджмент в сварочном производстве. Основы инновационной и  инвестиционной деятельности. Экономика.

Состояние и общие тенденции развития сварки и пайки в мире. Основные  направления и пути повышения эффективности  сварочного производства в Республике Беларусь.

Список литературы

Основная литература

  1. Теория сварочных процессов: учебник /А.В. Коновалов [и др.]; под общ. ред. В.М. Неровного. – М.: МГТУ, 2007. – 752 с.
  2. Петров, Г.Л. Теория сварочных процессов (с основами физической химии): учеб. для вузов. / Г.Л. Петров, А.С. Тумарев. – 2-е изд. – М.: Высш. шк.,1977. – 392 с.
  3. Ерохин, А.А. Основы  сварки плавлением. Физико-химические закономерности / А.А. Ерохин. – М.: Машиностроение, 1973. – 448 с.
  4. Гривняк, И. Свариваемость сталей / И.Гривняк; пер. Л.С. Гончаренко; под ред. Э.Л. Макарова. – М.: Машиностроение, 1984. – 216 с.
  5. Лившиц, Л.С. Металловедение сварки и термической обработки сварных соединений / Л.С. Лившиц, А.Н. Хакимов - 2-е  изд. – М.: Машиностроение, 1989. – 336 с.
  6. Металлургия дуговой сварки. Взаимодействие металла с газами / И.К. Походня [и др.]; под  ред.  И.К. Походни. – Киев: Наукова думка, 2004. - 441 с.
  7. Новожилов, Н.М. Основы металлургии дуговой сварки в газах / Н.М. Новожилов. – М.: Машиностроение, 1979. – 231 с.
  8. Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением / Под ред. акад. Б.Е. Патона. – М.: Машиностроение, 1974. – 768 с.
  9. Сварка в машиностроении: справочник в 4-х т. / редкол.: Г.А. Николаев (гл. ред.) [и др.]; – М.: Машиностроение, 1978 - 1979. – Т. 4.
  10. Жизняков, С.Н. Ручная дуговая сварка. Материалы, оборудование, технология / С.Н. Жизняков, З.А. Сидлин. – М.:ЦТТ ИЭС им. Е.О. Патона, 2007.  – 360 с.
  11. Технология и оборудование сварки плавлением: учеб. для вузов по спец. «Оборудование и технология сварочного производства» / Г.Д. Никифоров  [и др.]; под ред. Г.Д. Никифорова. - 2-е изд. – М.: Машиностроение, 1986. – 320 с.
  12. Куликов, В.П. Технология и оборудование сварки плавлением и термической  резки: учеб. пособие / В.П.Куликов. – Минск: Экоперспектива, 2003. – 415 с.
  13. Жизняков, С.Н. Сварка и резка в  строительстве: учеб. пособие для средних спец. учеб. заведений. – М.: Стройиздат, 1995. – 544 с.

Дополнительная литература

  1. Мусияченко, В.Ф. Дуговая сварка высокопрочных легированных сталей / В.Ф. Мусияченко, Л.И. Миходуй. – М.: Машиностроение, 1987. – 80 с.
  2. Козлов, Р.А. Сварка теплоустойчивых сталей / Р.А. Козлов. – Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1986. – 160 с.
  3. Сварочные материалы для дуговой сварки: справочное пособие в 2 т. / Н.Н. Потапов
  4. [и др.]; под общ. ред. Н.Н. Потапова. – М.: Машиностроение, 1989. – 1993. – 2 т.
  5. Сидлин,  З.А. Производство электродов для ручной дуговой сварки / З.А.Сидлин. – Киев: Экотехнология, 2009. – 464 с.
  6. Производство порошковой проволоки: учеб. пособие для вузов / И.К. Походня [и др.]; под ред. И.К. Походни. – Киев: Вища школа. Головное изд-во, 1980. – 232 с.
  7. Технология и оборудование контактной сварки: учеб. для машиностроительных вузов / Б.Д. Орлов [и др.]; под общ. ред. Б.Д. Орлова. - 2-е изд. – М.: Машиностроение, 1986. – 352 с.
  8. Смирнов, В.В. Оборудование для контактной сварки / В.В. Смирнов. – С-Петербург: Энергоиздат, 2000. – 848 с.
  9. Чуларис, А.А. Технология сварки давлением: учебное пособие / А.А.Чуларис, Д.А. Рогозин. – Ростов н/Д: Феникс, 2006. – 222 с.
  10. Милютин, В.С. Источники питания для сварки: учебник для вузов / В.С. Милютин, М.П. Шалимов, С.М. Шанчуров – М.: Айрис Пресс, 2007. – 379 с.
  11. Специальные методы сварки и пайки / В.А.Фловов, В.В. Пешков, А.Б.Коломенский, Ю.В. Горбатский и др. Под ред. В.А. Фролова. – М.: Интермет Инжиниринг, 2003. – 184 с.
  12. Григорянц, А.Г. Основы лазерной обработки материалов / А.Г. Григорянц. – М.: Машиностроение,  1989. – 298 с.
  13. Мусин, Р.А. Специальные методы сварки давлением: учебное пособие для вузов / Р.А. Мусин,  Г.В. Конюшков. – Саратов: Ай Пи Эр Медиа, 2009. – 696 с.
  14. Николаев, Г.А. Сварные конструкции. Расчет и  проектирование: учеб. для вузов / Г.А.Николаев, В.А.Винокуров. – М.: Высш. шк., 1990. – 445 с.
  15. Винокуров, В.А. Сварные конструкции. Механика разрушения и критерии работоспособности / В.А. Винокуров, С.А. Куркин, Г.А. Николаев;  под ред. Б.Е. Патона. – М.: Маши-ностроение, 1996. – 576 с.
  16. Николаев, Г.А. Сварные конструкции. Технология изготовления. Автоматизация производства и проектирование сварных конструкций: учеб. пособие / Г.А. Николаев, С.А. Куркин, В.А. Винокуров. – М.: Высш. шк., 1983. - 344 с.
  17. Компьютерное проектирование и подготовка производства сварных конструкций: учеб. пособие для вузов /. С.А. Куркин, Ю.Г. Людмирский, Ю.Н. Аксенов. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. – 464 с.
  18. Гладков, Э.А. Управление процессами и оборудованием при сварке: учеб. пособие / Э.А. Гладков. – М.: Академия, 2006. – 429 с.
  19. Автоматизация сварочных процессов / Под ред. В.К. Лебедева, В.П.Черныша. – Киев: Вища школа, 1986. – 296 с.
  20. Сварочные работы / Г.Геттерт, Г.Греден, Х. Гюттнер [и др.]; под ред. Г. Гердена. – М.: Машиностроение, 1988. – 288 с.
  21. Красовский, А.И. Основы проектирования сварочных цехов / А.И. Красовский. – М.: Машиностроение, 1980. – 319 с.
  22. Виноградов, В.М. Основы сварочного производства  / В.М. Виноградов, А.А. Черепахин, Н.Ф. Шпунькин. – М.: Академия, 2008. – 272 с.
  23. Ермолов, И.Н. Методы и средства неразрушающего контроля качества: учеб. пособие для вузов / И.Н.Ермолов, Ю.Я.Останин. – М.: Металлургия, 1998. – 568 с.
  24. Горицкий, В.М. Диагностика металлов / В.М. Горицкий. – М.: Металлургиздат, 2004. – 408 с.
  25. Лашко, С.В. Пайка металлов /С.В. Лашко, Н.Ф. Лашко. -  4-е изд. – М.: Машиностроение, 1988. – 375 с.
  26. Лашко, С.В. Технология пайки изделий в  машиностроении: справочник проектировщика / С.В. Лашко, Е.И. Врублевский. – М.: Машиностроение, 1993. – 463 с.
  27. Справочник по пайке: справочное издание / И.Е. Петрунин [и др.]; под  ред. И.Е. Петрунина. – 3-е изд. – М.: Машиностроение-1, 2003. – 479 с.
  28. Мазур, И.Н. Управление  качеством / И.Н.Мазур, В.Д. Шапиро. – М.: Высш. шк., 2003. – 334 с.
  29. Национальная система сертификации Республики Беларусь. – Минск: Госстандарт: Белорус. гос. ин-т стандартизации и сертификации, 2000. – 193 с.