Основы технологий в машиностроении

В машиностроении следует выделить три основные технологические стадии:

1 —заготовительное производство;

2 — обработка заготовок,

3 — сборочное производство.

Производство заготовок осуществляется двумя методами:

— метод пластической деформации;

— метод литья.

Изготовление заготовок методами пластической деформации. Для получения деталей применяют различные заготовки. Металлические заготовки изготавливают литьем, прокаткой, ковкой, штамповкой и другими способами.

Методами пластической деформации получают заготовки из стали, цветных металлов и их сплавов, а также пластмасс, резины, многих керамических материалов и др. Широкое распространение методов пластической деформации обусловливается их высокой производительностью и высоким качеством изготавливаемых изделий.

Важной задачей технологии явля­ется получение заготовок, максимально приближавшихся по форме и размерам к готовым деталям. Заготовки, получаемые методами пластической деформации, имеют минимальные припуски на механическую обработку, а иногда и не требуют ее вовсе. Структура металлической заготовки и ее механичес­кие свойства после пластической деформации улучшаются.

Обработка металлов давлением основана на пластической деформации. Этим методом изготавливают заготовки и изделия массой от нескольких граммов до сотен тонн из металлов и сплавов. Обработка металлов давлением включает: прокатку, ковку, штамповку, прессование и волочение. Это один из прогрессивных и распространенных методов получения заго­товок деталей машин.

Обработка металлов давлением основана на плас­тичности обрабатываемого материала. Пластичность — это способность материала изменять свою форму необратимо и не разрушаясь под действием внешних сил. При обработке давле­нием изменяется форма заготовки без изменения ее массы. Об­работке давлением можно подвергать только те материалы, которые обладают пластичностью в холодном или нагретом со­стоянии. Например, чугун обрабатывать давлением нельзя. Пластичность сплавов зависит от их состава, температуры де­формирования (чем выше температура, тем больше пластич­ность; однако температура деформирования не должна пре­вышать значения 0,4 Тпл), степени деформирования (с повыше­нием степени деформирования пластичность уменьшается).

Пластическая деформация твердых тел происходит в ре­зультате смещения атомов по кристаллографическим плоскостям, в которых расположено наибольшее количество атомов. В результате искажения кристаллической решетки — наклепа при деформации в холодном состоянии — свойства кристалла изменяются: увеличивается твердость, прочность, хрупкость; уменьшается пластичность, вязкость, коррозийная стойкость, электропроводность. Для восстановления пластических свойств, устранения наклепа производят раскристаллизационный отжиг, после которого материал приобретает прежние свой­ства. При этом материал из неустойчивого состояния наклепа постепенно переходит в устойчивое, равновесное состояние.

Прокатка является наиболее распространенным методом обработки давлением. Прокатке подвергают около 90% всей вы­плавляемой стали и большую часть цветных металлов и сплавов. Суть прокатки состоит в пластическом деформировании заготов­ки между вращающимися валками прокатного стана.

Прокатанный металл используют непосредственно в кон­струкциях машин, механизмов оборудования, из него изго­тавливают металлические конструкции мостов, ферм, станины, клепаные и сварные изделия, железобетонные кон­струкции и др.; он же служит заготовкой для механических цехов, а также для последующей ковки и штамповки.

Геометрическая форма поперечного сечения прокатного изделия называется его профилем, совокупность профилей разных размеров — сортаментом. Сортамент прокатанной продукции отличается огромным разнообразием и делится на пять групп:

1. Сортовой прокат, который подразделяется на две под­группы:

а) профили простой геометрической формы (прямо­угольник, квадрат, круг и др.);

б) профили сложной фасонной геометрической формы (швеллер, рельс, двутавровая балка и др.).

2. Листовой прокат, который также подразделяется на две подгруппы:

а) тонколистовой (для стали толщиной 0,2 - 4 мм; для цветных металлов — 0,05 - 2 мм);

б) толстолистовой (4 - 60 мм для стали и до 25 мм для цветных металлов). Лис­товой прокат толщиной менее 0,2 мм называется фольгой.

3. Трубный прокат разделяется на:

а) бесшовные трубы (для стали диаметром 30 - 650 мм);

б) сварные трубы (для стали диаметром 10 —1420 мм).

4. Периодический прокат. Профили этой группы проката представляют собой заготовку, геометрическая форма и площадь поперечного сечения которой периодически изменяется по ее длине. Периодический прокат применяется как заготовка для последующей штамповки.

5. Специальный прокат. Сюда относятся колеса, кольца, бандажи, шарики для шарикоподшипников и другая продук­ция законченной формы.

К основным технико-экономическим показателям прокат­ного производства относятся: расход металла на 1 т готовой продукции; часовая производительность прокатного стана; скорость прокатки; общая мощность главных приводов (кВт); выпуск продукции на единицу мощности главных приводов; выход годного проката (%); расход топлива на 1 т годного проката (тыс.кал.), энергии (кВт× ч); качество вы­пускаемой продукции; себестоимость продукции по видам сортамента; производительность труда. Эти технико-экономические показатели характеризуют наличие и использование орудий труда — главной по своему значению и удельному весу части основных фондов предприятия. Расход металла на 1 т продукции рассчитывается по формуле:

где а, b и c — потери металла при прокатке соответственно на угар, обрезы и брак, т;

G — вес готового проката, т;

K_р —расходный коэффициент, характеризующий количество металла, израсходованного на 1 т годного проката.

Скорость прокатки можно определить по формуле:

где Д — диаметр валков, мм;

n — число оборотов валков в минуту.

Часовая производительность прокатного стана Р:

где 3600 — число секунд в 1 ч;

Т — период прокатки, с;

В — масса слитков, т.

В структуре себестоимости продукции прокатного произ­водства около 90% составляют затраты на металл. Из этого можно сделать вывод, что наиболее эффективными фактора­ми снижения себестоимости продукции в прокатном произ­водстве являются: снижение потерь металла по переделам; производство проката с минусовыми отклонениями; сниже­ние брака; вторичное использование отходов.

К широко распространенным методам обработки металлов давлением относятся ковка и объемная штамповка. Это способы изготовления изделий, называемых поковками. Ковка — единственно возможный способ изготовления круп­ных изделий весом более 250 т типа валов гидрогенераторов, турбинных дисков, коленчатых валов судовых двигателей, валков прокатных станов и т.п.

Ковку называют "свобод­ной", потому что металл, пластически деформируясь под дей­ствием бойков молота или пресса, перемещается свободно в том направлении, где испытывает наименьшее сопротивле­ние.

Специальные формы при ковке не применяют. Заготов­ка, которой является слиток, профильный или периоди­ческий прокат, помещается на плиту (наковальню). Чередо­вание в определенной последовательности основных и вспо­могательных операций составляет процесс свободной ковки. К операциям свободной ковки относятся: осадка, прошивка, протяжка, гибка, рубка, скручивание и др.

При получении изделий методом объемной штамповки применяют специальную оснастку — штампы. Штампы — это металлическая пресс-форма, имеющая полость, размеры и конфигурация которой соответствуют размерам и конфигура­ции будущей детали.

Объемная штамповка имеет ряд преиму­ществ по сравнению с ковкой. Объемной штамповкой можно получать поковки сложной конфигурации, более высокой точности размеров и качества поверхности. Припуск на меха­ническую обработку значительно (в 3 - 4 раза) ниже, чем при ковке, а, следовательно, меньше потери металла в стружку и меньше объем последующей обработки. Кроме того, штамповка во много раз производительнее ковки. Поэтому объемную штамповку экономически целесообразнее применять в серийном и массовом производстве.

Максимальный вес поковок, получаемых объемной штамповкой, составляет 3 т. Объемной штамповкой производят заготовки ответствен­ных деталей автомобилей, тракторов, самолетов, станков т.п.

Кроме объемной штамповки, существует листовая. Исходной заготовкой при листовой штамповке служит листовой прокат. Для изготовления деталей из тонколистового проката применяют холодную штамповку, при толстолистовой исходной заготовке (более 10 мм толщиной) — горячую.

Листовой штамповкой получают широкую номенклатуру деталей типа шайб, колец, чашек, скоб, втулок, элементов крепления, облицовки автомобиля и т.д. из малоуглеродистой, нержавеющей и других сталей; а также из сплавов на основе меди, алюминия, магния и др. К операциям листовой штамповки относятся: отрезка, вырубка по контуру, пробивка отверстий, гибка, вытяжка, обжим, отбортовка и др.

Достоинствами листовой штамповки являются: высокая производительность (30 000 — 40 000 деталей в смену с одного штампа), высокие точность размеров и качество поверх­ности получаемых деталей, широкие возможности автоматизации технологического процесса.

К обработке металлов давлением относится также процесс волочения. Волочением называют процесс пластического формирования заготовки путем ее протягивания через отверстие волоки или волочильной доски волочильного стана. В результате обрабатываемая заготовка приобретает сечение, размеры и форма которого соответствует размерам и форме этого отверстия.

Исходной заготовкой для волочения служит катаный и прессованный металл. Волочение — это холодный вид обработки давлением, в процессе которого заготовка упрочняется. Для снятия наклепа проводят раскристаллизационный отжиг. Волочением получают проволоку диаметром от до 0,001 мм, прутки различного профиля.

Технологические процессы получения заготовок методами литья. Литье является одним из важнейших и распространенны способов изготовления заготовок и деталей машин. Литье получают заготовки различной конфигурации, размеров массы из различных металлов и сплавов — чугуна, стали, алюминиевых, медных, магниевых и др. сплавов.

Литье — это наиболее простой и дешевый, а иногда и единственный способ получения изделий.

Процесс литья заключается в том, что расплавленный ме­талл заливается в заранее приготовленную литейную форму, полость которой по своим размерам и конфигурации соответст­вует форме и размерам будущей заготовки. После охлаждения и затвердевания заготовка (или деталь) извлекается из формы. Продукция литейного производства называется отливкой.

Литейные формы могут быть разовыми (для изготовления одной отливки) и постоянными (многократного применения).

Для получения качественных отливок литейные сплавы должны обладать определенными свойствами: хорошей жидкотекучестью, низкой усадкой, малой ликвацией (неоднородность химического состава сплава и структуры по толщине отливки).

В зависимости от того, в какую форму (постоянную или разовую) заливается металл и каким способом происходит заливка, существует тот или иной метод литья. В настоящее время до 60% чугунных и стальных отливок получают мето­дом литья в песчано-глинистые формы. Для получения отли­вок высокой точности размеров, хорошего качества повер­хности и лучшей структуры металла применяют специальные методы литья (в кокиль, под давлением, центробежным спо­собом, по выплавляемым моделям и др.).

Технологический процесс получения отливок в песчано-глинистых разовых формах включает ряд продолжительных операций, связанных с приготовлением формовочных и стержневых смесей, изготовлением модельной оснастки, стержней, сушки их, формовки и т.д. Несмотря на то, что в настоящее время трудоемкие операции этого метода механи­зированы и автоматизированы, он все же остается сравни­тельно низкопроизводительным и трудоемким методом литья. Поэтому литье в песчано-глинистые формы применяют в ос­новном, в единичном и опытном производстве, а также в тех случаях, когда изделие другими способами получить невоз­можно или трудно.

На предприятиях, производящих отливки в массовом количестве, созданы автоматические и полуавто­матические поточные линии. Недостатком литья в песчано-глинистые формы является также низкая точность размеров и плохое качество поверхности отливок, что вызывает необ­ходимость обязательной последующей механической обработ­ки. А это ведет к потерям металла в стружку и удлиняет технологический цикл изготовления изделия.

Литье в кокиль — один из распространенных способов по­лучения отливок в металлических постоянных формах. Кокиль изготавливают из чугуна, стали, алюминия. По конс­трукции кокили бывают неразъемные и разъемные.

Наибольшее распространение получили разъемные кокили, состоящие из двух частей с горизонтальной или вертикальной плоскостью разъема. Для повышения производительности труда при литье в кокиль применяют многопозиционные машины карусельного типа, на определенной позиции которых последовательно выполняется одна из операций.

Преимуществами литья в кокиль по сравнению с литьем в песчано-глинистые формы являются: более высокая точность размеров и качество поверхности отливок; лучшие механические свойства, что связано с повышенной скоростью ох­лаждения отливки и получением более тонкой структуры; более высокая производительность.

Литье под давлением — высокопроизводительный метод получения отливок высокой точности размеров из сплавов цветных металлов (алюминиевых, цинковых, медных, магниевых). Суть метода состоит в заполнении металлической пресс-формы расплавленным металлом под давлением поршня.

Отливки получают на машинах литья под давлением полуавтоматах. Применяют поршневые машины с горячей холодной (горизонтальной или вертикальной) камерой прессования. Поршневые машины с горячей камерой прессований применяют для изготовления небольших отливок из магниевых и цинковых сплавов. Машины с холодной камерой прессования используют в основном для отливки корпусных деталей из алюминиевых и медных сплавов.

Центробежное литье — производительный метод изготовления отливок, имеющих поверхности тел вращения, с цент­ральным отверстием — труб, втулок и др., а также деталей фасонного литья.

Сущность метода заключается в заполнении расплавленным металлом вращающейся формы. Под действием центробежных сил жидкий металл отбрасывается к стен­кам формы и затвердевает. В результате получается плотная структура отливки без усадочных раковин. Неметаллические включения собираются на внутренней стороне отливки, и удлиняются при дальнейшей механической обработке.

Отливки из чугуна, стали и цветных металлов и сплавов изготавливают центробежным способом на машинах центробежного литья с горизонтальной и вертикальной осью вращения. Фасонное литье малой высоты получают на машинах с вертикальной осью вращения. На машинах с горизонтально осью вращения изготавливают чугунные и стальные трубы, втулки и другие детали с отверстием.

Достоинствами центро­бежного литья являются: высокие производительность, эко­номичность (не требуется затрат на приготовление формо­вочной смеси, изготовление стержней и др.) и качество полу­чаемых отливок.

Литье по выплавляемым моделям применяется для полу­чения отливок высокой точности размеров и качества поверх­ности из любых литейных сплавов. С его помощью можно получать изделия сложной конфигурации с тонкими сечениями. Однако технологический процесс данного метода литья отличается высокой трудоемкостью и высокой стоимостью применяемых материалов. Технологический процесс литья по выплавляемым моделям включает следующие операции:

- изго­товление модели — эталона отливки из легкообрабатываемо­го сплава (алюминиевого);

- изготовление пресс-формы по ме­таллическому эталону, в которой прессуют модель из легко­плавких материалов (парафина, стеарина, полистирола, вос­ка и др);

- изготовление оболочки путем многократного нане­сения на модель огнеупорного состава — керамической сус­пензии с кварцевым песком с последующим просушиванием (обработка горячим воздухом)при температуре 150 — 200 °С для удаления легкоплавкой модели;

- прокаливание получен­ной литейной формы в печи при 800—850 °С; заливка фор­мы.

Очистку отливки от остатков керамического покрытия производят выщелачиванием с последующей ее промывкой в горячей воде. Высокая стоимость отливок, полученных этим методом, позволяет применять этот способ лишь для изго­товления изделий особо сложной конфигурации из труднооб­рабатываемых и тугоплавких материалов в массовом или крупносерийном производстве.

Оболочковое литье применяют в массовом и крупносерий­ном производстве для изготовления фасонных отливок из стали, чугуна, алюминиевых и медных сплавов.

Сущность ме­тода состоит в том, что на поверхность предварительно нагретой до 200°С металлической модели, прикрепленной к подмодельной плите, насыпают формовочную смесь (кварцевый песок и 6 - 7% бакелитовой синтетической смолы), затем все вместе прокаливают при температуре 300 °С в течение 1 - 2 мин. Смола расплавляется и необратимо затвердевает, обра­зуя песчано-смоляную оболочку толщиной 5 - 8 мм.

Оболоч­ковые полуформы собирают, скрепляют и заливают жидким металлом. Изготавливают эти полуформы на одно-, двух и четырехпозиционных машинах с полуавтоматическим или стоматическим управлением.

Литье в оболочковые формы обеспечивает высокую точность размеров отливки, малую ше­роховатость поверхности, высококачественную структуру металла. Для выбора метода литья при получении заготовок необходимо учитывать все факторы, влияющие на технико-экономические показатели процесса.

Обработка заготовок осуществляется преимущественно механическим способом и независимо от ее вида заключается в снятии лишнего слоя металла с обрабатываемой поверхности.

Обработка резанием. Технологический процесс обработки конструкционных материалов резанием состоит в снятии с заготовки слоя металла (припуска на механическую обработку) режущим инструментом для придания ей (заготовке) требуемых точности размеров и качества поверхности. В качестве конструкционных материалов широко применяются стали, сплавы цветных металлов, пластмассы, керамика, композиционные материа­лы, резина, древесина, стекло и др.

Обработка заготовок деталей машин резанием ведется в механических цехах машиностроительных заводов. Заготов­ками для механических цехов являются: прокат (круглый, квадратный, полосовой и др.), поковки, штамповки и отлив­ки.

Выбор заготовки зависит от материала, размеров и формы детали, условий ее работы, типа производства. При проектировании машины конструктор определяет вид наибо­лее рациональной заготовки, максимально приближенной по форме и размерам к готовой детали, так как величина припуска на последующую механическую обработку влияет на трудовые и финансовые затраты при изготовлении детали в целом. Снижение величины припуска на механическую обработку — один из важнейших факторов повышения произво­дительности труда в машиностроении.

Среди главных пока­зателей качества детали в машиностроении — точность размеров ее и шероховатость поверхности, поскольку эти показатели существенно влияют на характер динамических про­цессов в машине и ее механизмах, особенно если машина работает на повышенных скоростях, при высоких рабочих нагрузках, температурах и т.п. От точности обработки качества поверхности деталей зависят надежность и долго­вечность изделия.

Точность обработки деталей — это степень соответствия формы, размеров и положения обработанной поверхности требованиям чертежа и технических условий.

Качество поверхности деталей определяется совокупнос­тью микронеровностей на поверхности деталей, а также фи­зико-химическими свойствами поверхностного слоя детали.

Основными методами обработки материалов резанием явля­ются: точение, строгание, сверление, фрезерование и шлифо­вание.

Сначала заготовку закрепляют определенным образом на станке. Затем к ней подводят режущий инструмент (резец, сверло, фрезу, шлифовальный круг и пр.), который с заготов­ки снимает слой материала — припуск. Причем, каким бы ин­струментом ни производилось резание, сущность процесса остается неизменной, изменяются лишь условия обработки.

Сущность процесса резания заключается в возникновении под действием режущего инструмента упруго-пластических деформаций, в результате которых срезаемый пластически деформированный слой металла отделяется в виде стружки.

Таким образом, для осуществления процесса резания не­обходимо наличие относительных движений между инстру­ментом и заготовкой, которые называются движениями реза­ния. Процесс обработки деталей резанием характеризуется элементами режима резания, основными из которых являют­ся скорость резания, подача и глубина резания.

Элементами режима резания для токарной обработки служат: скорость резания V — путь, пройденный обрабатываемой поверхностью заготовки в единицу времени:

( м/мин),

где D — диаметр заготовки, мм;

п — число оборотов заготовки в минуту.

Подача — путь, пройденный режущим лезвием резца от­носительно обрабатываемой поверхности заготовки за один ее оборот S, мм/об.

Глубина резания — толщина срезаемого слоя металла с обра­батываемой поверхности заготовки за один проход резца, мм:

где D —диаметр обрабатываемой поверхности заготовки, мм;

d — диаметр обработанной поверхности заготовки, мм.

Время, в течение которого происходит снятие припуска на механическую обработку, называется машинным или основным временем Тм:

где L — путь инструмента в направлении подачи, мм;

п — число оборотов заготовки в минуту;

S — величина припуска на механи­ческую обработку, мм;

t — глубина резания, мм;

h — припуск на механическую обработку, мм.

Сокращение машинного времени в результате уменьшения величин L, h или увеличения параметров процесса резания п,S,t является важным фактором повышения производительности труда.

Время, необходимое на обработку одной заготовки Тшт (штучное время):

где Т_м — машинное время;

Т_в — вспомогательное время, необходимое для установки и снятия заготовки, подвода и отвода ин­струмента и т.п.;

Т_об — время обслуживания оборудования рабочего места, поддержания инструмента и приспособлений в рабочем состоянии;

Т_п — время перерывов на отдых рабочего, отнесенное к одной заготовке.

Снижение Т_м и Т_щт ведет к повышению производительности труда.

Точение — процесс обработки металлов резанием наружных, внутренних и торцовых поверхностей тел вращения ци­линдрической, конической, сферической и фасонной форм, а также процесс нарезания наружной резьбы на заготовках, растачивание отверстий.

Инструментом при точении служат токарные резцы. Разновидности точения следующие:

- черновое точение — обдирка, отрезка и подрезание торцов заготовки; получистовое точение;

- чистовое точение;

- тонкое точе­ние;

- растачивание.

Строгание — грубый низкопроизводительный вид обработки резанием с большой толщиной срезаемого слоя металла.

Этим методом обрабатывают в основном крупные тяжелые заготовки и производят строгание горизонтальных и наклонных плоскостей, фасонных и цилиндрических поверхностей шпоночных канавок. Инструмент — строгальные резцы.

Сверлением получают глухие и сквозные отверстия в сплошном материале, а также обрабатывают предварительно полученные отверстия для увеличения их размеров, повышения точ­ности и снижения шероховатости поверхности. Кроме того, производят нарезание резьбы в отверстиях. Инструментом при сверлении служат: сверла, зенкеры, развертки, метчики и др.

Фрезерование — высокопроизводительный метод обработ­ки резанием, осуществляемый многолезвийным инструментом, называемым фрезой. Фрезерование применяется как при гру­бой, так и при тонкой обработке. Этим методом обрабатывают горизонтальные плоскости заготовок, вертикальные плоскос­ти, комбинированные поверхности, уступы и прямоугольные пазы, фасонные пазы и фасонные поверхности.

Шлифование — это процесс обработки резанием поверх­ностей деталей абразивными инструментами. Удаление при­пуска с заготовки при шлифовании производится огромным множеством миниатюрных резцов — абразивных зерен, со­единенных связкой (шлифовальный круг) так, что между ними имеется пространство для размещения стружки.

Процесс шлифования характеризуется высокими скоростя­ми резания и малой толщиной срезаемого слоя металла. Каж­дое зерно шлифовального круга срезает очень тонкую струж­ку, но так как одновременно в работе участвует большое коли­чество зерен, а скорость резания велика, в единицу времени срезается большое количество металла.

В зоне резания выде­ляется большое количество теплоты, и мелкий частицы обраба­тываемого материала, сгорая, образуют пучок искр.

Шлифование — отделочный метод обработки, позволяю­щий достичь высокой точности размеров детали и низкой ше­роховатости обработанной поверхности. Во многих случаях шлифование является операцией, которую трудно заменить какой-либо другой обработкой.

Например, обработка зака­ленных сталей, чугунных отливок, зачистка проката, оконча­тельная обработка заготовок с минимальным припуском на механическую обработку без предварительной обработки лез­вийным инструментом осуществляется шлифованием.

Электрофизические и электрохимические методы обработки металлов успешно дополняют механическую обработку резанием. Они применяются при обработке очень прочных и очень вяз­ких материалов; хрупких, тонкостенных нежестких деталей, а также пазов, отверстий, имеющих размеры в несколько микрон; при получении поверхностей деталей с малой шеро­ховатостью, с очень малой толщиной дефектного поверхнос­тного слоя и т.д. При электрофизических и электрохимичес­ких методах обработки механические нагрузки либо отсутст­вуют, либо настолько малы, что практически не влияют на погрешность точности обработки. Эти методы позволяют не только изменять форму обрабатываемой поверхности заго­товки, но и влиять на состояние поверхностного слоя. При этом износостойкость и коррозионная стойкость поверхностного слоя повышаются, увеличиваются прочность и другие эксплуатационные характеристики поверхности детали. Технология электрофизических и электрохимических методов обработки проста, что обеспечивает широкие возможности их автоматизации.

Элионная обработка — это размерная обработка конструкционных материалов, основанная на использовании сфокусированных лучей или потоков частиц. Она применяется в тех случаях, когда обработка заготовок традиционными методами резания затруднена или невозможна.

К методам элионной обработки относятся: лазерная, электронно-лучевая, плазменная, электроэрозионная.

Лазерная обработка основана на использовании мощного светового луча, сфокусированного в тонкий пучок с большой концентрацией энергии. Луч выделяет теплоту на поверхности обрабатываемой заготовки, материал заготовки плавится и ис­паряется. Источником лазерного луча является оптический квантовый генератор (ОКГ), работа которого основана на принципе стимулированного генерирования светового излуче­ния. Рабочим элементом ОКГ является рубиновый стержень, состоящий из окиси алюминия, активированного 0,05 % Сг. Источником света для возбуждения атомов хрома служит им­пульсная лампа с температурой излучения около 4000 °С. Свет лампы с помощью отражателя фокусируется на рубиновый стержень, в результате чего атомы хрома приходят в возбуж­денное состояние. Из этого состояния они могут возвратиться в нормальное, излучая фотоны. Вся запасенная в стержне руби­на энергия высвобождается почти одновременно в миллионные доли секунды в виде луча диаметрам около 0,01 мм. Системой оптических линз луч фокусируется на поверхность обрабаты­ваемой заготовки. Температура луча - около 6000 - 8000°С.

При обработке лазером обеспечивается съем металла со скоростью до 100 мм³/с. Эффективность процесса обработки не зависит от свойств обрабатываемого материала. Этим ме­тодом можно обрабатывать, например, отверстия диаметром от 10 до 0,5 мкм и глубиной до 0,5 мм в нержавеющей стали, вольфраме, алмазе и других труднообрабатываемых материалах. Лазерную обработку применяют для разрезания заготовок на части, вырезания заготовок из листового мате­риала, прорезания пазов и т.д.

Электронно-лучевая обработка основана на использова­нии энергии сфокусированного электронного луча, получае­мого в электронной пушке. Электронный луч образуется в результате эмиссии электронов с вольфрамового катода, ус­тановленного в вакуумной камере и питаемого от источника накала. Электроны формируются в пучок и под действием электрического поля, создаваемого высокой разностью потен­циалов между катодом и анодом, ускоряются в вертикальном направлении. Затем луч, пройдя через специальную фокуси­рующую систему, направляется к поверхности заготовки. Диаметр сфокусированного луча составляет несколько мик­рон. В зоне обработки температура достигает 6000 °С.

Достоинства электронно-лучевой обработки следующие:

• возможность создания локальной концентрации высокой энергии (металл нагревается и испаряется только под лучом);

• широкое регулирование и управление тепловыми процессами;

• обработка труднодоступных мест заготовок.

Электронным лучом обрабатывают отверстия диаметров от 10 мкм до 1 мм, разрезают заготовки, прорезают пазы, обрабатывают труднообрабатываемые металлы и сплавы.

Сущность плазменной размерной обработки состоит в том, что плазму направляют на обрабатываемую поверхность заготовки. Плазма представляет собой полностью ионизированный газ, имеющий температуру 10 000 — 30 000 °С. Получают плазму в плазмотронах (плазменных головках) следующим образом: между вольфрамовым электродом и медным электродом, выполненным в виде трубы, возбуждают электрическую дугу; затем в трубу подают газ (аргон, азот, гелий, водород, кислород) или смесь газов (воздух). Проходя по соплу, газ обжимает электрический разряд, ионизируется и выходит из головки в виде ярко светящейся струи — плазмы.

Плазменным методом производят строгание и точение заготовок, прошивают отверстия, отрезают часть заготовки. Обрабатывать можно любые материалы.

Электроэрозионные методы обработки основаны на разрушении электродов из токопроводимых материалов при пропускании между ними импульсного электрического тока. К электроэрозионным методам обработки относятся электроискровая и электроимпульсная. Впервые эти методы были предложены русскими учеными в 1943 г.

При электроэрозионных методах обрабатываемая заготовка служит одним из электродов (анод), а инструмент — другим электродом (катод). Электрический разряд между двумя электродами происходит в газовой среде при заполнении межэлектродного промежутка диэлектрической жидкостью (керосином, минеральным маслом и др.). В жидкой среде процесс электроэрозии происходит интенсивнее. При нали­чии определенной величины разности потенциалов электродах межэлектродное пространство ионизируется, становится токопроводящим. Между электродами возникает импульсный дуговой или искровой разряд. Время импульса составляет 10^-5 — 10^-8 сек. Мгновенная плотность тока в ка­нале проводимости — 8000 - 10 000 А/мм², в результате чего температура на поверхности обрабатываемой заготовки-электрода достигает 10000 - 12 000 °С. При такой темпе­ратуре мгновенно оплавляется и испаряется элементарный объем металла, и на обрабатываемой поверхности образуется лунка. Удаленный металл застывает в виде сферических гра­нул диаметром 0,01 -0,005 мм в диэлектрической жидкости. Следующий импульс пробивает межэлектродный промежуток там, где расстояние между электродами окажется наименьшим. При непрерывном подведении к электродам импульсного тока процесс эрозии продолжается до тех пор, пока не будет удален весь металл, находящийся между электродами на расстоянии, при котором возможен электрический пробой при заданном напряжении импульса. Для продолжения про­цесса эрозии необходимо сблизить электроды до указанного расстояния. Для автоматического сближения электродов при­меняют следящие системы.

Электроэрозионные методы обработки широко применяют при изготовлении штампов, пресс-форм, фильер, режущего ин­струмента, сеток и др. Ими можно получать сквозные и глухие отверстия любой формы, выполнять плоское, круглое и внут­реннее шлифование, разрезать заготовки и т.д. При электроимпульсной обработке съем металла в единицу времени в 8 - 10 раз больше, чем при электроискровой. Точность размеров деталей и шероховатость поверхности зависят от режима обработки.

В основе электрохимических методов обработки лежит явление анодного растворения при электро­лизе. Обрабатываемая заготовка помещается в электролит, включается в цепь постоянного тока и служит анодом. При прохождении электрического тока через электролит протекают химические реакции, превращающие поверхностный слой ме­талла в химическое соединение. Продукты электролиза перехо­дят в раствор. Производительность электрохимической обра­ботки зависит от свойств обрабатываемого металла, электроли­та и плотности тока.

При электрохимической размерной обработке инструмен­ту, служащему катодом, придается форма, обратная форме обрабатываемой поверхности. Через межэлектродный про­межуток, образуемый обрабатываемой заготовкой-анодом и инструментом-катодом, непрерывно под давлением подается струя электролита, которая растворяет образующиеся на за­готовке продукты анодного растворения и удаляет их из зоны обработки. При этом одновременно обрабатывается поверх­ность заготовки, находящаяся под воздействием катода, что обеспечивает высокую производительность процесса. Участки заготовки, не требующие обработки, изолируются.

Достоинством данного метода является возможность обра­батывать тонкостенные детали из высокопрочных сплавов и других труднообрабатываемых материалов. Электрохимичес­кая обработка применяется при отделочных операциях (электроалмазная обработка); при этом достигается высокое качество обработанной поверхности.

Анодно-механическая обработка основана на сочетании электротермических и электрохимических процессов и занимает промежуточное место между электроэрозионными и электрохимическими методами.

Суть метода состоит в том, что заготовку подключают к аноду, а инструмент — к катоду. В качестве инструмента в зависимости от характера обработки применяют металлические диски, цилиндры, ленты, проволоку. Обработку ведут в среде электролита (водный раствор жидкого натриевого стекла). Заготовке и инструменту сообщают движение так же, как и при обычных методах механической обработки резанием (скорость резания и подачу), а в зону обработки через сопло подают электролит. При пропускании через электролит постоянного электрического тока происходит процесс анодного растворения. При соприкосновении инструмента (катода) с микронеровностями обрабатываемой поверхности заготовки (анода) происходит процесс электроэрозии. Под действием проходящего через заготовку электрического тока металл последней размягчается. Продукты электроэрозии и анодного растворения удаляются из зоны обработки в результате относительных движений инструмента и заготовки.

Анодно-механическим методом обрабатывают все токопроводящие материалы, высокопрочные и труднообрабатываемые металлы и сплавы, твердые сплавы, вязкие материалы.

Сущность химических методов размерной обработки деталей состоит в травлении их в крепких растворах кислот и щелочей. Перед травлением заготовки предварительно тщательно очищают от окалины и масла. Поверхности заготовок, не подлежащие обработке, покрывают химически стойкими защитными покрытиями (лаками, красками, эмульсиями, применяют гальванические покрытия, резиновые защитные покрытия). После этого заготовки опускают в ванну с раствором кислоты или щелочи - в зависимости от материала, из которого они изготовлены. Незащищенные металлические поверхности травятся. Для повышения интенсивности процесса травильный раствор подогревают до температуры 40 — 80 °С. По окончании травления заготовки промывают, нейтрализуют, повторно промывают в горячей содовой воде, сушат и снимают защитные покрытия.

Химическое травление применяют для обработки ребер жесткости деталей, получения извилистых канавок и щелей, обработки труднодоступных для режущего инструмента поверхностей и т.д.

Химико-механическая обработка применяется для разрезания и шлифования пластинок из твердого сплава, при доводке твердосплавного инструмента. В качестве инструмента используют чугунные диски или пластины. Обработка происходит в ваннах, заполненных суспензией, состоящей из раствора серно-кислой меди и абразивного порошка. Заготовке и инструменту сообщаются относительные движения. В результате обменных химических реакций кобальтовая связка твердого сплава переходит в раствор в виде соли, а зерна карбидов титана и вольфрама удаляются инструментом и присутствующим в растворе абразивным порошком

Технико-экономический анализ процесса механообработки.

1) Себестоимость изготовления одной детали С (штучная себестоимость):

где a — сумма всех текущих расходов, приходящихся на одну де­таль;

b — единовременные расходы на изготовление заданного ко­личества деталей;

N — количество деталей, изготовленных в год.

2) Себестоимость заданной партии деталей (годовой программы):

S = aN + b,

где а - текущие расходы,

а = m + 3 + Р,

где m -расходы материалов и технического топлива,

m = q_m • C_m - q_o• C₀,

где q_m и q_o — массы расходуемых материалов и утилизируемых отходов соответственно, кг;

Сm и С₀ — цена I кг материала и отходов соответственно, руб.;

3 — расходы на зарплату основным рабочим и начисления на нее (по социальному страхованию и на оплату отпусков).

Заработная плата без учета начислений:

где t_шт — норма штучного времени;

t — тарифная ставка по данной квалификации (разряд) и профессии;

n — число операций;

P — накладные расходы текущего характера.

Единовременные расходы b определяют из уравнения:

где 3_н — заработная плата наладчиков оборудования;

С_i — стоимость специальной оснастки (штампов, пресс-форм, специальных приспособлений и инструмента), требующейся для выполнения заданного количества деталей;

К — коэффициент, учитываю­щий срок службы и расходы на ее эксплуатацию.

Зарплата наладчиков (без учета начислений):

где Т_пз — норма подготовительно-заключительного времени;

t_ч — часовая зарплата наладчика;

Ч — число переналадок станка в рассматриваемый период времени (например, в год).

Сборочное производство — завершающая стадия машиностроительного производства, в которой аккумулируются результаты всей предыдущей работы, проделанной конструкторами и технологами по созданию машин или механизмов.

От качества сборки зависят эксплуатационные показатели изделия, его надежность, работоспособность и долговечность. В ряде случаев сборка является наиболее трудоемким процессом: для многих машин, приборов, аппаратов трудоемкость сборки составляет от 40 до 60% общей трудоемкости изготовления. Технологический процесс сборки заключается в координировании и последующем соединении деталей в сборочные единицы, механизмы, машины в целом в соответствии с техническими требованиями.

Деталь является простейшей сборочной единицей. Характерным признаком детали служит отсутствие каких-либо соединений: деталь изготавливается из единого однородного куска материала. Две или несколько деталей, соединенные между собой каким-либо способом, образуют узел.

Узел, входящий непосредственно в изделие, называется группой. Узел, входящий в группу, называется подгруппой первого порядка, а входящий в подгруппу первого порядка -подгруппой второго порядка и т.д. Изделие в зависимости от его сложности может быть расчленено на большее или меньшее число сборочных единиц.

Исходными данными для проектирования технологического процесса сборки являются следующие документы:

- сборочные чертежи изделия со спецификацией поступающих на сборку сборочных единиц и деталей;

- технические условия на приемку и испытания изделий;

- производственная программа.

Все операции технологического процесса сборки подразделяются на:

- подготовительные — связанные с расконсервированием деталей, их зачисткой, подачей к месту сборки;

- собственно сборочные операции — координирование деталей относительно друг друга, соприкосновение их базовыми плоскостями, соединение в узлы, группы, механизмы, изделия;

- вспомогательные операции — подгонка, регулировка;

- контроль и испытания.

Сборочные работы производятся на сборочных участках и в сборочных цехах заводов. Особенности изготавливаемых изделий, трудоемкость, длительность производственного цикла, объем производства являются определяющими факторами организации технологического процесса сборки. В единичном и мелкосерийном производстве сборка осуществляется в сборочных цехах, сборочных участках; в массовом производстве — на поточных или конвейерных линиях. Для сборки в массовом производстве характерна полная взаимозаменяемость, отсутствие доделочных работ и подбора деталей, что создает условия для автоматизации сборки и повышения ее производительности.

Основными видами сборки являются: стационарная сборка и подвижная сборка.

При стационарной сборке изделие неподвижно, а бригады сборщиков переходят от одного изделия к другому и совершают сборочные операции. Все детали и узлы в соответствии со сборочным комплектом подаются к рабочему месту. При подвижной сборке изделия принудительно перемещаются от одного поста к другому, на каждом из которых выполняется определенная сборочная операция. Перемещение изделия может быть непрерывным или периодическим. При непрерывном перемещении изделия сборщик выполняет операцию в процессе движения конвейера, скорость которого должна обеспечить выполнение сборочной операции на данном рабочем месте и соответствовать такту сборки (выпуска): t_в = t₀. При периодическом перемещении сборочная операция выполняется во время остановки конвейера. Продолжительность остановки tр должна соответствовать времени выполнения сборочной операции. Такт сборки в этом случае: t_B = t_p + t_n, где tп – время перемещения изделия от одного рабочего места к другому.

С точки зрения организационных форм сборка подразделяется на концентрированную и дифференцированную.

При сборке по принципу концентрации операции весь технологический процесс сборки изделия выполняется одним сборщиком или одной бригадой сборщиков. Это низкопроизводительный процесс сборки, требующий высокой квалификации сборщика, большого количества сложного инструмента, приспособлений. Он применяется в единичном и опытном производстве, при сборке уникальных изделий.

Дифференцированная сборка подразделяется на общую и узловую. При сборке по принципу дифференцирования операций сборку узла или машины производят на нескольких рабочих местах, к которым подаются сборочные единицы. Подвижная дифференцированная сборка применяется в серийном и массовом производстве.

Для оценки технико-экономической эффективности процесса сборки служат следующие показатели:

1. Производительность рабочего места — количество узлов или изделий, собираемых за 1 ч:

,

где t_сб — норма времени на выполнение сборочной операции.

2. Сумма затрат на выполнение процесса сборки узла или изделия (цеховая себестоимость С_сб):

,

где С_о — затраты, связанные с выполнением одной операции;

m — число сборочных операций.

Затраты на выполнение одной операции включают:

- основную заработную плату сборщиков за выполнение данной операции;

- отчисления на амортизацию оборудования, приспособлений, инструмента, отнесенных к одной операции;

- цеховые накладные расходы, также отнесенные к одной операции.

3. Коэффициент трудоемкости сборки — К_сб, который равен отношению трудоемкости сборки t_сб к трудоемкости изготовления деталей, входящих в данное изделие t_изг:

,

где t_c6 — время, затрачиваемое на сборку узла или изделия;

t_изд — время, затрачиваемое на изготовление деталей для этого узла или изделия по всем видам обработки, начиная с заготовки.

Чем ниже этот показатель, тем совершеннее сборочный процесс. У наиболее эффективных сборочных процессов К_сб ≤ 0,2.

Технико-экономический анализ различных методов сборки позволяет выбрать наиболее эффективный в экономическом отношении вариант технологического процесса. Эффективность выполнения сборочных операций, качество изделий и их себестоимость во многом зависят от конструктивных особенностей собираемого изделия и степени автоматизации технологического процесса сборки. Упрощение конструкции изделия при сокращении его функционального значения, использование универсальных самопереналаживающихся автоматических сборочных машин с адаптивной технологической оснасткой для подачи, базирования и выверки относительного положения различных соединяемых деталей перед их сборкой в изделие являются основными путями совершенствования сборочных процессов.

Методы соединения сборочных элементов. Все соединения деталей и узлов в изделиях в зависимости от их конструкции могут быть подразделены на две группы: подвижные и неподвижные. Неподвижные соединения с точки зрения возможности разборки делят на разъемные (разбираемые) и неразъемные (неразбираемые).

Разъемные соединения могут быть разобраны без повреждений сопряженных и крепежных деталей. Эти соединения выполняются глухой, тугой, напряженной или плотной посадками, винтовыми соединениями (винтами, болтами, шпильками и т.п.), штифтовыми соединениями и др.

К неразъемным соединениям относятся такие, разборка которых при эксплуатации не предусмотрена и сопровождается повреждением сопряженных элементов. Эти соединения получают методами сварки, пайки, клепки, склеиванием, посадкой с натягом.

Сварка является одним из прогрессивных способов получения неразъемных соединений, обеспечивающим значительную экономию металла, снижение массы изделия и трудоемкости по сравнению с пайкой, клепкой и т.п. Сваркой называется технологический процесс получения неразъемных соединений металлов, сплавов и других материалов, осуществляемый на основе сил межатомного сцепления свариваемых материалов. Сварка широко применяется в машиностроении, приборостроении, судостроении, мостостроении, авиации, при создании трубопроводов в строительстве и других отраслях народного хозяйства. Сваркой соединяют как однородные, так и неоднородные металлы и сплавы, металлы с неметаллами (керамикой, стеклом, графитом и др.), а также пластмассы.

Сварку можно производить в холодном состоянии и с нагревом свариваемых деталей. При сварке в холодном состоянии необходимым условием получения качественного сварного соединения является давление, превышающее предел текучести материала свариваемых деталей. При сварке в горячем состоянии давление не является обязательным условием.

Все методы сварки можно классифицировать по многим признакам: физическим, по виду используемой энергии, способу образования сварного соединения, степени автоматизации.

По виду энергии, используемой для нагрева материала в зоне сварки, все методы сварки можно разделить на шесть групп: 1) электрическая, 2) химическая, 3) механическая, 4) лучевая, 5) электромеханическая, 6) химико-механическая сварка.

В зависимости от степени автоматизации процесса различают ручную полуавтоматическую и автоматическую сварку. По способу образования сварного соединения все виды сварки делятся на две группы: плавления и давления.

Сварке плавлением можно подвергать все металлы и сплавы, в том числе и такие, которые обладают низкой пластичностью (чугун, литейные алюминиевые сплавы, сплавы магния и др.). Сварной шов (неразъемное соединение) образуется в результате взаимного растворения расплавленного металла свариваемых деталей в зоне сварки без приложения внешних сил.

Сварка давлением подразделяется на холодную и горячую. Холодной сварке подвергают только очень пластичные металлы (алюминий, медь, свинец и сплавы на их основе); горячей сварке давлением — металлы и сплавы, обладающие хорошей пластичностью при повышенных температурах. Образование неразъемного соединения в данном случае основано на процессах диффузии и обмена атомами кристаллических решеток свариваемых металлов.

Способность материала образовывать надежное и прочное сварное соединение называется свариваемостью. Хорошей свариваемостью обладают низкоуглеродистые и низколегированные стали, технически чистый алюминий. Низкую свариваемость имеют чугуны, высокохромистые стали, алюминиевые сплавы, латуни, тугоплавкие металлы.

Наибольшее применение среди различных методов сварки плавлением имеет электродуговая сварка при которой для расплавления кромок свариваемых деталей используется электрическая дуга. Электрическая дуга обладает мощным световым и тепловым излучением (температура в зоне сварки составляет 5000 — 6000 °С). Дуга горит между двумя электродами, одним из которых, как правило, является свариваемая деталь, другим - металлический пруток или графитовый стержень (угольный).

При использовании неплавящегося электрода в дугу для заполнения шва вводят присадочную проволоку.

Плавящиеся электроды в зависимости от назначения могут быть изготовлены из алюминия, стали, титана, меди и других металлов и сплавов. Для обеспечения устойчивого горения дуги, защиты сварного шва и повышения его прочностных свойств на стержень электрода наносят покрытие (обмазку). Улучшение качества сварного шва достигается также созданием защитной атмосферы, которая исключает взаимодействие расплавленного металла при сварке с окружающей средой. Защита обеспечивается путем применения флюса, расплавленного шлака, инертных газов (аргона, гелия), активных газов (азота, углекислого газа).

Электродуговая сварка подразделяется на ручную и автоматическую. При автоматической электродуговой сварке под слоем флюса основные операции - подача электрода в дугу и перемещение дуги по направлению сварки — механизированы. Сварка осуществляется на сварочном автомате. Одновременно в зону сварки подается флюс, который обладает не только защитными, но и легирующими свойствами. Кроме того, флюс устраняет разбрызгивание металла и позволяет повысить сварочный ток, получить большую глубину проплавления материала. К преимуществам автоматической электродуговой сварки под слоем флюса относятся: высокое качество сварного шва; более плавная и высокая скорость сварки (автоматическая сварка в 20 раз производительнее ручной); меньше слой наплавленного металла; возможность сваривать швы большого сечения за один проход, а следовательно, экономить электроэнергию; сварку можно вести непокрытой электродной проволокой.

Разновидностью автоматической сварки под слоем флюса является электрошлаковая сварка. Процесс сварки начинается с возбуждения дуги под слоем флюса. После расплавления флюса и образования достаточного количества жидкого шлака дуговой процесс прекращается и начинается электрошлаковый. Металл электродов, опущенных в жидкий шлак, плавится и каплями стекает в сварной шов. Проходя через шлак, металл очищается от вредных примесей, т.е. рафинируется. Таким образом, полученный сварной шов обладает высокими механическими свойствами и почти не отличается по прочности и пластичности от основного металла. Сварной шов формируется между двумя медными ползунами. Этот метод позволяет сваривать заготовки практически неограниченной толщины и применяется для изготовления крупногабаритных конструкций, таких, как станины прессов, детали прокатных станов и др. Электрошлаковая сварка обеспечивает высокое качество сварного соединения, высокую производительность процесса и является одним из прогрессивных методов сварки.

Для получения плотных и прочных сварных соединений деталей, изготовленных из меди, нержавеющих сталей, алюминиевых сплавов, обладающих плохой свариваемостью, применяется атомно-водородная сварка. Эту сварку, как правило, осуществляют дугой независимого действия, горящей между двумя вольфрамовыми электродами. В зону сварки по специальным каналам электродержателей подается водород, оказывающий защитное действие и переносящий теплоту от горящей дуги к свариваемому металлу. Благодаря этому дуга независимого действия обеспечивает высокие температуры (до 4000 °С). Для устранения возможности взрыва при атомно-водородной сварке применяют не чистый водород, а азотоводородную смесь.

К сварке плавлением относится также и газовая сварка, основанная на использовании энергии газового пламени, которое получают при сгорании газа (ацетилена водорода, пропана, природного газа и др.). В кислороде, чаще всего при газовой сварке, используют ацетилен, обладающий высокой теплотой сгорания и обеспечивающий наибольшую температуру пламени (3150 °С). Для смешивания кислорода и ацетилена в заданном соотношении и получения устойчивого газового пламени применяют газовые горелки. Различные соотношения горючего газа и кислорода в смеси изменяют и условия сварки. Так, нормальным, или восстановительным, пламенем (соотношение объемов кислорода и ацетилена 1,1: 1,2) сваривают большинство сталей, окислительным пламенем (с избытком кислорода) - латуни. При сварке алюминиевых сплавов применяют защитные флюсы. Газовую сварку применяют, как правило, для стыковых соединений деталей толщиной до 5 мм. Для заполнения сварного шва используют присадочную проволоку.

К специальным методам сварки плавлением относятся: электронно-лучевая, лазерная и плазменная.

Электронно-лучевую сварку применяют для соединения тугоплавких металлов и сплавов. Она ведется в вакууме узким электронным лучом, который получают в установке, называемой электронной пушкой. Электронный луч обладает высокой проникающей способностью, является управляемым источником теплоты, что позволяет точно и в довольно широких пределах регулировать температуру в зоне сварки. Электронно-лучевой сваркой можно сваривать как однородные, так и разнородные металлы и сплавы, а также металлы с неметаллами.

Для сварки деталей, изготовленных из разнородных металлов и сплавов и значительно различающихся по толщине или диаметру, а также по температуре плавления применяют лазерную сварку. Источником тепла при лазерной сварке служит лазерный луч. Лазерный луч — это световой луч высокой плотности и концентрации энергии. Он может быть сфокусирован до пятна диаметром 1 мкм. Такая концентрация энергии позволяет достигать на поверхности материала температуры в несколько тысяч градусов. Преломляя световой луч лазера с помощью оптических систем (линз), можно производить сварку в труднодоступных местах деталей, получать сварные соединения в виде микроточек. Лазерная сварка нашла широкое применение в радиоэлектронной промышленности.

Плазменная сварка применяется для соединения тугоплавких металлов и сплавов, нержавеющих сталей и многих неметаллических материалов. Источником тепла для pacплавления кромок свариваемых деталей служит плазменная струя, получаемая в специальных устройствах — плазмотронах.

К сварке давлением относится электрическая контактная сварка, газопрессовая сварка, диффузионная сварка в вакууме, холодная сварка и др. Электрическая контактная сварка, подразделяется на три вида: точечную, шовную и стыковую. Суть сварки состоит в том, что свариваемые детали доводят до контакта друг с другом, затем пропускают через них электрический ток, теплота которого нагревает место контакта до пластического состояния. Затем на свариваемые детали подается давление, формирующее сварной шов, после чего ток отключается и давление снимается. Надежность и высокое качество сварного соединения, высокий уровень механизации и автоматизации процесса, высокая производительность труда позволяют широко использовать электроконтактную сварку в промышленности. Этим методом получают более 30% сварных соединений, он уступает лишь электродуговой сварке.

При газопрессовой сварке заготовки соединяются встык. Этот метод сварки аналогичен электроконтактной стыковой сварке, но отличается источником тепла: заготовки нагреваются многопламенными газовыми горелками. Газопрессовая сварка уступает электроконтактной по производительности и качеству сварного соединения, однако незаменима в полевых условиях, когда отсутствует источник электрического тока. Этот способ широко применяется для сварки трубопроводов, рельсов, арматуры железобетона, труб.

Диффузионную сварку применяют для тех материалов, которые другими методами сварить трудно или невозможно (сталь с чугуном, титаном, ниобием, вольфрамом, стеклом, графитом, керамикой), для жаропрочных, тугоплавких и химически активных металлов, а также для получения многослойных (биметаллических, триметаллических) изделий. Сварка осуществляется в вакуумной камере под небольшим давлением при повышенной температуре. При этом методе металл находится в твердом состоянии, но температура нагрева близка к температуре плавления свариваемых металлов. Сварное соединение образуется в результате взаимной диффузии атомов в поверхностные слои контактируемых материалов.

При холодной сварке неразъемное соединение образуется в результате пластической деформации и возникновения межатомных связей между свариваемыми поверхностями при сжатии свариваемых деталей. Удельное давление выбирается в зависимости от химического состава и толщины свариваемых заготовок. Процесс сварки сопровождается упрочнением поверхностей в месте приложения силы. Этим методом сваривают внахлестку листовой материал толщиной 0,2 — 15 мм, а также встык тонкую проволоку и по контуру — полые заготовки. Преимуществами этого вида сварки являются высокая производительность, малый расход энергии, высокое качество сварного соединения, широкие возможности автоматизации. Однако холодную сварку можно применять только для пластичных материалов.