Технология сварки плавлением и давлением

И.А. ГАЛЬЦОВ
Е.В. ФОМИН
ТЕХНОЛОГИЯ СВАРКИ 
ПЛАВЛЕНИЕМ И ДАВЛЕНИЕМ
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
Москва
ИНФРА-М
2021

УДК 621.791(075.8)
ББК 34.641я73
 
Г17
Р е ц е н з е н т ы:
Мюллер О.Д., доктор технических наук, профессор кафедры океанотехники и энергетических установок Северного (Арктического) федерального университета имени М.В. Ломоносова (г. Северодвинск);
Худяков М.П., кандидат технических наук, доцент кафедры технологий металлов и машиностроения Северного (Арктического) федерального университета имени М.В. Ломоносова (г. Северодвинск)
Гальцов И.А.
Г17 
 
Технология сварки плавлением и давлением : учебное пособие / 
И.А. Гальцов, Е.В. Фомин. — Москва : ИНФРА-М, 2021. — 212 с. — 
(Высшее образование). 
ISBN 978-5-16-017454-9 (print)
ISBN 978-5-16-109986-5 (online)
Учебное пособие состоит из трех разделов, в которых рассмотрены общие сведения о сварке, основы теории сварки плавлением и давлением. 
В разделе сварки плавлением кратко раскрыты технологии ручной дуговой сварки, автоматизированной сварки в защитных газах, плазменной, 
электрошлаковой, лазерной, электронно-лучевой, автоматической сварки 
под слоем флюса. В разделе сварки давлением кратко раскрыты технологии контактной, диффузионной, ультразвуковой и холодной сварки, а также сварки давлением, взрывом и трением. Для полного освоения дисциплины «Технология сварки плавлением и давлением» в каждом из разделов 
приведены указания для выполнения лабораторных работ, расчетно-графической работы, указания для самостоятельного изучения дисциплины 
со списком рекомендуемой и дополнительной литературы.
Предназначено для студентов обучающихся по направлению 15.03.01 
«Машиностроение», будет полезно для проектировщиков, инженерно-технических работников, специалистов сварочного производства.
УДК 621.791(075.8)
ББК 34.641я73
ISBN 978-5-16-017454-9 (print)
ISBN 978-5-16-109986-5 (online)
© Гальцов И.А., Фомин Е.В., 
2021

ОГЛАВЛЕНИЕ 
 
НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ………………………………………………….. 
ГЛАВА 
1. 
ИСТОРИЯ 
СВАРКИ. 
ПОНЯТИЕ 
ПРОЦЕССА 
И КЛАССИФИКАЦИЯ ВИДОВ СВАРКИ…………………………………... 
1.1. История сварки…………………………………………………………….. 
1.2. Понятие процесса сварки…………………………………………............. 
1.3. Классификация видов сварки……………………………………………... 
ГЛАВА 
2. 
ОСНОВНЫЕ 
РАЗНОВИДНОСТИ 
ДУГОВОЙ 
СВАРКИ………………………………………………………………………… 
2.1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ………………………………………............. 
2.1.1. Сущность сварки плавлением…………………………………………... 
2.1.2. Классификация способов сварки плавлением…………………............. 
2.1.3. Сварные соединения и швы…………………………………………….. 
2.1.4. 
Условные 
изображения 
и 
обозначения 
швов 
сварных 
соединений……………………………………………………………………… 
2.1.5. Ручная дуговая сварка…………………………………………………... 
2.1.6. Дуговая сварка под флюсом…………………………………………….. 
2.1.7. Дуговая сварка в защитном газе………………………………………... 
2.1.8. Электрошлаковая сварка………………………………………………... 
2.1.9. Плазменная сварка………………………………………………............. 
2.1.10. Газовая сварка………………………………………………………….. 
2.1.11. Лазерная сварка………………………………………………………… 
2.1.12. Электронно-лучевая сварка……………………………………………. 
2.2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ………………………………………………... 
2.2.1. Методические указания к лабораторным работам по дисциплине 
«Технология 
сварки 
плавлением 
и 
давлением», 
раздел 
«Сварка 
плавлением»…………………………………………………………………….. 
Лабораторная работа № 1. Исследование влияния различных факторов 
процесса сварки на коэффициенты расплавления, наплавки и потерь  
при ручной дуговой сварке……………………………………………………. 
Лабораторная работа № 2. Определение зависимости формы и размеров 
сварного шва от изменения величины сварочного тока, напряжения дуги 
и скорости сварки………………………………………………………………. 
Лабораторная работа № 3. Изучение устройства и принципа работы 
сварочного автомата А-1416. Оптимизация режимов наплавки………….… 
Лабораторная работа № 4. Изучение работы сварочного автомата  
АДФ-1002У3. Расчет режимов сварки угловых швов……………………….. 
Лабораторная работа № 5. Изучение устройства и конструкции 
самоходного 
сварочного 
автомата 
АДС-1000-2. 
Расчет 
и экспериментальная проверка режимов сварки…………………………….. 
Лабораторная работа № 6. Исследование технологических особенностей 
сварки в среде углекислого газа плавящимся электродом………………….. 
 
 
6 
 
7 
7 
9 
11 
 
13 
13 
13 
14 
14 
 
19 
21 
27 
29 
31 
33 
35 
37 
39 
43 
 
 
43 
 
 
43 
 
 
50 
 
55 
 
63 
 
 
72 
 
84 
 
 
3 

99 
 
 
113 
 
128 
128 
128 
129 
132 
136 
138 
140 
145 
146 
148 
150 
152 
153 
154 
157 
 
 
157 
 
 
157 
 
161 
 
165 
 
168 
 
172 
 
177 
 
 
182 
Лабораторная работа № 7. Исследование особенностей формирования 
швов 
при 
сварке 
неплавящимся 
электродом 
в 
различных 
пространственных положениях……………………………………………….. 
2.2.2. Методические указания для выполнения расчетно-графической 
работы по дисциплине «Технология сварки плавлением и давлением», 
раздел «Сварка плавлением»………………………………………………….. 
2.2.3. 
Методические 
указания 
для 
самостоятельного 
изучения 
дисциплины «Технология сварки плавлением и давлением», раздел 
«Сварка плавлением»…………………………………………………………... 
ГЛАВА 
3. 
ОСНОВНЫЕ 
РАЗНОВИДНОСТИ 
СВАРКИ 
ДАВЛЕНИЕМ…………………………………………………………………... 
3.1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ………………………………………............. 
3.1.1. Сущность сварки давлением……………………………………............. 
3.1.2. Классификация способов сварки давлением…………………………... 
3.1.3. Контактная точечная сварка……………………………………............. 
3.1.4. Контактная шовная сварка……………………………………………… 
3.1.5. Контактная рельефная сварка…………………………………………... 
3.1.6. Контактная стыковая сварка……………………………………............. 
3.1.7. Холодная сварка…………………………………………………............. 
3.1.8. Диффузионная сварка…………………………………………………… 
3.1.9. Ультразвуковая сварка………………………………………………….. 
3.1.10. Сварка трением…………………………………………………………. 
3.1.11. Сварка прокаткой………………………………………………............. 
3.1.12. Сварка взрывом………………………………………………………… 
3.1.13. Высокочастотная сварка……………………………………………….. 
3.2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ………………………………………………... 
3.2.1. Методические указания к лабораторным работам по дисциплине 
«Технология 
сварки 
плавлением 
и 
давлением», 
раздел 
«Сварка 
давлением»……………………………………………………………………… 
Лабораторная работа № 1. Определение влияния различных факторов 
на сопротивление электрических контактов при контактной точечной 
сварке……………………………………………………………………………. 
Лабораторная работа № 2. Влияние параметров режима точечной сварки 
на формирование литого ядра…………………………………………………. 
Лабораторная работа № 3. Влияние параметров режима контактной 
шовной сварки на формирование сварного шва……………………………... 
Лабораторная работа № 4. Исследование перемещения электродов 
при контактной точечной сварке……………………………………………… 
Лабораторная работа № 5. Изучение принципа работы конденсаторных 
точечных машин………………………………………………………………... 
Лабораторная работа № 6. Автоматическое управление сварочным циклом 
контактных машин……………………………………………………………... 
Лабораторная работа № 7. Изучение конструкции контактной точечной 
машины МТ-604 и определение активного сопротивления вторичного 
контура………………………………………………………………………….. 
4 

Лабораторная работа № 8. Изучение конструкции и принципа действия 
пневматического 
привода 
сжатия 
контактной 
точечной 
машины  
МТ-1614………………………………………………………………………… 
Лабораторная работа № 9. Изучение конструкции контактной шовной 
машины МШ-1601……………………………………………………………... 
3.2.2. 
Методические 
указания 
для 
самостоятельного 
изучения 
дисциплины «Технология сварки плавлением и давлением», раздел 
«Сварка давлением»……………………………………………………………. 
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ…………………………… 
ПРИЛОЖЕНИЯ………………………………………………………………… 
 
 
187 
 
191 
 
 
195 
207 
209 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5 

НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ 
 
В настоящем учебном пособии использованы ссылки на следующие 
нормативные документы: 
ГОСТ2601-84 Сварка металлов. Основные понятия. Термины и 
определения. 
ГОСТ5264-80 Ручная дуговая сварка. Соединения сварные. Основные 
типы, конструктивные элементы и размеры. 
ГОСТ8713-79 Сварка под флюсом. Соединения сварные. Основные типы, 
конструктивные элементы и размеры. 
ГОСТ11533-75 Автоматическая и полуавтоматическая дуговая сварка под 
флюсом. Соединения сварные под острыми и тупыми углами. Основные типы, 
конструктивные элементы и размеры. 
ГОСТ11534-75 Ручная дуговая сварка. Соединения сварные под острыми 
и тупыми углами. Основные типы, конструктивные элементы и размеры. 
ГОСТ14771-76 Дуговая сварка в защитном газе. Соединения сварные. 
Основные типы, конструктивные элементы и размеры. 
ГОСТ15164-78 Электрошлаковая сварка. Соединения сварные. Основные 
типы, конструктивные элементы и размеры. 
ГОСТ23518-79 Дуговая сварка в защитных газах. Соединения сварные 
под острыми и тупыми углами. Основные типы, конструктивные элементы и 
размеры. 
ГОСТ11969-93 Сварные швы. Положения при сварке. Определение и 
обозначение углов наклона и поворота. 
ГОСТ2.312-72 ЕСКД. Условные изображения и обозначения швов 
сварных соединений. 
 
 
 
6 

ГЛАВА 1. ИСТОРИЯ СВАРКИ. ПОНЯТИЕ ПРОЦЕССА 
И КЛАССИФИКАЦИЯ ВИДОВ СВАРКИ 
 
1.1. История сварки 
Простейшие приемы сварки были известны в 8-7-м тыс. до н. э. в 
основном 
сваривались 
изделия 
из 
меди, 
которые 
предварительно 
подогревались, а затем сдавливались. При изготовлении изделий из меди, 
бронзы свинца благородных металлов применялась так называемая литейная 
сварка. Соединяемые детали заформовывали, подогревали и место соединения 
заливали заранее приготовленным расплавленным металлом. Изделия из железа 
и его сплавов получали их нагревом до «сварочного жара» в кузнечных горнах 
с последующей проковкой. Это способ известен под названием горновая или 
кузнечная сварка. Способы сварки развивались очень медленно и часто трудно 
уловить на протяжении столетий скольконибудь заметные изменения методов и 
технических приемов сварки, применяемых приспособлений и оборудования. 
О возможности использования «электрических искр» для плавления 
металлов еще в 1753 г. говорил академик Российской академии наук Г. В. Рихман, 
занимавшийся исследованием атмосферного электричества. В 1802 г. 
профессор Санкт-Петербургской военно-хирургической академии В. В. Петров 
открыл явление электрической дуги и продемонстрировал возможность ее 
практического применения. Однако потребовались многие годы совместных 
усилий ученых и инженеров, направленных на создание источников энергии, 
необходимых для реализации процесса электрической сварки металлов. 
Важную роль в этих разработках сыграли открытия и изобретения в области 
магнетизма и электричества. В 1882 г. российский ученый-инженер Н. Н. Бенардос, 
работая 
над 
созданием 
аккумуляторных 
батарей, 
открыл 
способ 
электродуговой сварки металлов неплавящимся угольным электродом. Им был 
разработан способ дуговой сварки в защитном газе и дуговая резка металлов. В 
1888 г. российский инженер Н. Г. Славянов предложил проводить сварку 
плавящимся металлическим электродом. С его именем связано развитие 
7 

металлургических основ электрической дуговой сварки, разработка флюсов, 
предназначенных для воздействия на состав металла шва, создание первого 
электрического генератора. Затем, в 1907 г., шведский инженер О. Кьельберг 
разработал электроды из металлического стержня с нанесенным на него 
специальным покрытием, обеспечившие значительное повышение качества 
сварных соединений. В середине 1920-х гг. исследования процессов сварки 
были начаты во Владивостоке (В. П. Вологдин, Н.Н. Рыкалин, Г. К. Татур, С. А. Данилов), 
Москве (Г. А. Николаев, К. К. Хренов, К. В. Любавский), Ленинграде (В. П. Никитин, 
А. А. Алексеев, Н. О. Окерблом) и Киеве, где Е. О. Патон организовал в 1929 г. 
лабораторию, а затем Институт электросварки (ИЭС). 
В 1924-1935 гг. в основном применяли ручную сварку электродами с 
тонкими ионизирующими (меловыми) покрытиями. В эти годы под 
руководством В. П. Волошина с использованием сварки были изготовлены 
первые отечественные котлы и корпуса нескольких судов. В 1935-1939 гг. 
начали применять покрытые электроды со стержнем из легированной стали, 
что обеспечило широкое распространение сварки в промышленности и 
строительстве. В 1940-е гг. была разработана сварка под флюсом, которая 
позволила повысить производительность процесса и качество сварных 
соединений, а также механизировать производство сварных конструкций. В 
начале 1950-х гг. в ИЭС им. Е. О. Патона создают процесс электрошлаковой 
сварки для изготовления крупногабаритных деталей из литых и кованых 
заготовок. Начиная с 1948 г. в промышленности применяются такие способы 
дуговой сварки в защитных газах, как ручная сварка неплавящимся электродом, 
механизированная и автоматическая сварка неплавящимся и плавящимся 
электродами. В 1950-1952 гг. в ЦНИИТМаше при участии МВТУ им. Н. Э. Баумана и 
ИЭС им. Е. О. Патона был разработан высокопроизводительный процесс 
сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей в среде углекислого 
газа, обеспечивающий высокое качество сварных соединений. Создание 
учеными новых концентрированных источников энергии - электронного и 
лазерного луча - обусловило появление принципиально новых способов сварки 
8 

плавлением, получивших название электронно-лучевой и лазерной сварки, 
которые успешно применяются в промышленности. С развитием обитаемых 
космических станций сварка потребовалась в космосе. Наши космонавты В. Н. Кубасов и     
Г. С. Шонин в 1969 г. и С. Е. Савицкая и В. А. Джанибеков в 1984 г. провели в 
космосе сварку, резку и пайку различных металлов. Одно из наиболее 
интерсивно развивающихся направлений в сварочном производстве - широкое 
использование механизированной и автоматической сварки. Речь идет о 
механизации и автоматизации как самих сварочных процессов (переход от 
ручного труда сварщика к механизированному), так и о комплексной 
механизации и автоматизации, охватывающих все виды работ, связанных с 
изготовлением сварных конструкций (заготовительные и сборочные и др.) и 
созданием поточных и автоматических производственных линий. С развитием 
техники возникает необходимость в сварке деталей неодинаковой толщины из 
разных материалов. В связи с этим постоянно расширяется перечень 
применяемых видов и способов сварки. В настоящее время сваривают детали 
толщиной от нескольких микрометров (в микроэлектронике) до десятков 
миллиметров и даже метров (в тяжелом машиностроении). Наряду с 
конструкционными углеродистыми и низколегированными сталями все чаще 
необходимо сваривать специальные стали, легкие сплавы, сплавы на основе 
титана и других металлов, а также разнородные металлы и сплавы. В условиях 
непрерывного усложнения конструкций и роста объема сварочных работ 
важное значение имеет постоянное повышение уровня подготовки - 
теоретической и практической - квалифицированных специалистов.  
 
1.2. Понятие процесса сварки 
Сложные конструкции, как правило, получают в результате объединения 
между собой отдельных элементов (деталей, агрегатов, узлов). Такие 
объединения могут выполняться с помощью разъемных или неразъемных 
соединений. 
9 

В соответствии с ГОСТ 2601-74 сварка определяется как процесс 
получения неразъемных соединений посредствам установления межатомных 
связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве или 
пластическом деформировании, или совместным действий того и другого. 
Неразъемные соединения, выполненные с помощью сварки, называют 
сварными соединениями. Чаще всего с помощью сварки соединяют детали из 
металлов. Однако сварные соединения применяют и для деталей из неметаллов 
- пластмасс, керамик или их сочетаний. 
Для получения сварных соединений не требуется применения каких-либо 
специальных соединительных элементов (заклепок, накладок и т. п.). 
Образование неразъемного соединения в них обеспечивается за счет 
проявления действия внутренних сил системы. При этом происходит 
образование связей между атомами металла соединяемых деталей. Для сварных 
соединений характерно возникновение металлической связи, обусловленной 
взаимодействием ионов и обобществленных электронов. 
Для получения сварного соединения недостаточно простого соприкосновения поверхностей соединяемых деталей. Межатомные связи могут 
установиться только тогда, когда соединяемые атомы получают некоторую 
дополнительную энергию, необходимую для преодоления существующего 
между ними определенного энергетического барьера. При этом атомы 
достигают состояния равновесия в действии сил напряжения и отталкивания. 
Эту энергию называют энергией активации. При сварке ее вводят извне путем 
нагрева 
(термическая 
активация) 
или 
пластического 
деформирования 
(механическая активация). 
Сближение свариваемых частей и приложение энергии активации -
необходимые условия для образования неразъемных сварных соединений. 
В зависимости от вида активации при выполнении соединений различают 
два вида сварки - плавлением и давлением. При сварке плавлением детали по 
соединяемым 
кромкам 
оплавляют 
под 
действием 
источника 
нагрева. 
Оплавленные поверхности кромок с дополнительным присадочным металлом 
10