Техника - молодёжи 1970-10, страница 7

Рис. И. Печерского

За последние годы широкое распространение получила подводная сварка, атомно-водородная, сварка взрывом, светом, лазерным лучом.

и в хирургической операционной, где требуется абсолютная стерильность.

Однако все эти успехи демонстрируют развитие вширь, а не вглубь. Ибо конечная цель сварки, по выражению академика Б Патона, — получение конструкции, которая «представляется нам в виде совершенного гармоничного сочетания металлических и неметаллических деталей законченных форм и размеров, свободных от внутренних напряжений, не нуждающихся ни в термической, ни в механической обработке»

Но этого-то мы как раз и не умеем. Пусть мы тщательнейшим образом подготовим детали: очистим их от ржавчины и снимем на кромках ровные фаски, используем лучшие электроды и самую совершенную аппаратуру. Пусть, наконец, сварку ведет мастер своего дела, по снайперской точности движений не уступающий восточному художнику-каллиграфу. Все равно неизбежные нагревы и охлаждения приведут к тепловому расширению и усадке деталей, возникнут внутренние напряжения. Какие — мы не знаем заранее. Но если они будут значительны, результаты могут оказаться плачевными.

ОПЫТ ПРЕДОСТЕРЕГАЕТ

Прежде всего заявит о себе коррозия. Металл, находящийся под действием внутренних напряжений, она разрушает в несколько раз быстрее. Автомобилистам это хорошо знакомо: кузов машины, который после поломки приходилось подваривать, ржавеет мгновенно.

Затем — усталость. Она гораздо быстрей наступает у конструкций с остаточными напряжениями, поскольку эти напряжения в процессе эксплуатации складываются с внешними, переменными. Усталость с коррозией губительно действуют на ответственные гидротехнические металлоконструкции — затворы и шлюзовые ворота, а также на турбинные лопатки, сварные трубопроводы, по которым текут коррозионно-актив-ные жидкости. И не случайно сварные конструкции часто опасаются применять в условиях циклических нагружений. Трамвайные вагоны именно по этой причине до сих пор делают клепаными.

Но самое неприятное — это поводки, то есть деформации, вызываемые остаточными напряжениями сразу или спустя некоторое время после сварки. Иногда поводки так искажают форму, что

конструкцию просто невозможно собрать. Если же коварное явление проявит себя позже, то вполне может выйти из строя мощная гидротурбина, шагающий экскаватор, тысячетонный пресс.

Когда из-за своей сложности конструкция не поддается расчету. прочнисты часто прибегают к тензометрированию — экспериментальному замеру напряжений на модели или самом изделии. Сварщикам эти пути закрыты смоделировать остаточные напряжения они не могут, поскольку не знают вызывающих их нагрузок. А тензометрировать натурную конструкцию, наклеивая на раскаленный металл проволочные датчики, невозможно. Если бы они там и удержались, их показания все равно были бы безнадежно искажены. Так что действовать приходится вслепую.

ВРЕМЯ ГИГАНТОВ

У читателей, наверное, возникает недоуменный вопрос: как же при таких непреодолимых трудностях все же удается варить дорожные мосты, гидротурбины, каркасы высотных зданий? Да точно так же, как в древности строили пирамиды, огромнее цирки, акведуки, строили за много веков до того, как Галилей заложил основы строительной механики. Если сооружение получалось удачным, его канонизировали и «размножали», внося лишь незначительные изменения. Неудачные сооружения разрушались и, таким образом, выбывали из игры. Строительное искусств*?, используя метод проб и ошибок, развивалось медленно, веками накапливало опыт.

Примерно так же до сих пор приходилось поступать и сварщикам. Приступая к сборке сложной и ответственной конструкции, они на основе полуэмпирических зависимостей подбирали рабочие режимы, определяли последовательность наложения швов. Каждый шаг тщательно фиксировали в технологических картах, и, если все кончалось благополучно, записи становились законом при сборке других экземпляров изделия. Если же конструкцию вело, технологию приходилось создавать заново.

Неудобства такого метода очевидны. Во-первых, никогда нельзя было точно указать срок окончания работ и гарантировать, что конструкцию вообще удастся сварить. Во-вторых, жесткая технология становилась тормозом, не позволявшим вносить улучшения.

5