В.В. Овчинников

ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ 
СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Рекомендовано федеральным государственным учреждением
«Федеральный институт развития образования» в качестве учебника
для использования в учебном процессе образовательных учреждений,
реализующих программы среднего профессионального образования

МОСКВА
ИД «ФОРУМ» — ИНФРА-М
2015

Овчинников В.В.
Технология изготовления сварных конструкций: учебник / 
В.В. Овчинников. — М.: ИД «ФОРУМ»: ИНФРА-М, 2015. — 
208 с. — (Профессиональное образо вание).

ISBN 978-5-8199-0627-9 (ИД «ФОРУМ»)
ISBN 978-5-16-010829-2 (ИНФРА-М, print)
ISBN 978-5-16-102830-8 (ИНФРА-М, online)

Рассмотрены общие вопросы разработки технологий изготовления свар-
ных конструкций. Даны основные виды технологических операций, примеры 
сборочно-сварочных приспособлений и технологической оснастки, порядок 
выбора режимов сварки для разных способов сварки плавлением. Описаны 
особенности производства типовых сварных конструкций: балочных, рамных 
и решетчатых конструкций; негабаритных емкостей и сооружений; сосудов, 
работающих под давлением; сварных труб, трубопроводов, корпусных конст-
рукций и сварных деталей машин.
Для обучающихся в учреждениях высшего профессионального образова-
ния, бакалавров.

УДК 621.791(075.32)
ББК 30.4я723

О35

УДК 621.791(075.32)
ББК 30.4я723
 
О35

Р е ц е н з е н т ы:
доктор технических наук, старший научный сотрудник 
ОАО «НПО «ЦНИИТМАШ» С.И. Феклистов;
доктор технических наук, профессор ФГБОУ ВПО «МГИУ» В.Ф. Савельев

ISBN 978-5-8199-0627-9 (ИД «ФОРУМ»)
ISBN 978-5-16-010829-2 (ИНФРА-М, print) 
© Овчинников В.В., 2015
ISBN 978-5-16-102830-8 (ИНФРА-М, online) 
© ИД «ФОРУМ», 2015

Овчинников Виктор Васильевич
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Корректор О.Н. Картамышева
Оформление серии Т.В. Иваншиной
Подписано в печать 02.03.2015. Формат 60×90/16.
Печать офсетная. Гарнитура «Таймс». Усл. печ. л. 13,0. Уч.-изд. л. 13,5.
Бумага офсетная. Тираж 300 экз. Заказ №
ООО «Издательский Дом «ФОРУМ»
101000, Москва — Центр, Колпачный пер., д. 9а
Тел./факс: (495) 625-39-27   E-mail: forum-books@mail.ru
ООО «Научно-издательский центр ИНФРА-М»
127282, Москва, Полярная ул., д. 31В, стр. 1
Тел.: (495) 280-15-96, 280-33-86
Факс: (495) 280-36-29   E-mail: books@infra-m.ru   http://www.infra-m.ru

Издание не подлежит маркировке
в соответствии с п. 1 ч. 4 ст. 11
ФЗ
№ 436-ФЗ

ПРЕДИСЛОВИЕ

Изготовление конструкций различного назначения с помощью 
сварки получает все большее распространение во всех промыш-
ленно развитых странах. Экономичность изготовления сварных 
конструкций является основополагающим фактором, обеспечива-
ющим их приоритетное применение по сравнению с литыми, ко-
ваными и штампованными конструкциями.
Машиностроение является отраслью с высокоразвитым сва-
рочным производством. Технологический процесс изготовления 
сварных конструкций включает в себя последовательное выполне-
ние заготовительных, сборочных, сварочных, контрольных, отде-
лочных и других операций. Преобладающими способами сварки 
являются электродуговая, контактная и электрошлаковая.
В условиях широкого применения компьютерных средств про-
ектирования и моделирования технологических процессов роль 
конструктора и технолога существенно возрастает. Вопросы про-
ектирования и изготовления должны решаться во взаимной связи. 
При разработке технологических процессов изготовления сварных 
конструкций следует стремиться к максимальной замене ручного 
труда путем комплексной механизации и автоматизации как 
отдель ных операций, так и процесса в целом.
Технология выполнения сборочно-сварочных операций вклю-
чает в себя десятки самостоятельных операций: установку и базиро-
вание заготовок, сборку, сварку, кантовку, транспортировку, зачист-
ку швов и зоны сварки, правку, контроль, маркировку, окраску.
Разработка технологии предусматривает выбор схем базирова-
ния, последовательности сборки, технологической оснастки, эле-
ментов приспособлений, вспомогательного инструмента и матери-
алов. При этом решают отдельные задачи:
выбор сварочного оборудования;
• 
назначение параметров сварочных материалов (марка и диа-
• 
метр сварочной проволоки, марки защитных газов, флюсов и т.п.);
назначение параметров режимов сварки (сила тока, напряже-
• 
ние, скорость сварки и т.д.);
назначение методов контроля в процессе и после окончания 
• 
сварки.
Исходными данными при проектировании сварочного техно-
логического процесса являются чертежи сварной конструкции, 
технические условия на ее изготовление и планируемая программа 
выпуска. Чертежи и технические условия содержат данные о при-

Предисловие

меняемых материалах, конфигурации заготовок, размерах, типах 
сварных соединений. В чертежах и технических условиях опреде-
лены также критерии для оценки качества получаемых сварных со-
единений. Характер требований к качеству сварной конструкции 
зависит от особенностей условий ее эксплуатации и возможных 
последствий выхода из строя.
С учетом программы выпуска производят оценку технико-эко-
номической эффективности спроектированного сварочного тех-
нологического процесса.
Разработка технологии имеет целью обеспечить оптимальные 
условия выполнения каждой отдельной операции и всего процесса 
в целом. Для разных сварных конструкций представления об опти-
мальности технологического процесса могут сильно отличаться, 
поэтому вопросы рационального проектирования технологии из-
готовления сварных конструкций рассматриваются на примерах 
их изготовления (главным образом на примере сваркой плавлени-
ем). Особую важность при этом приобретают вопросы аттестации 
сварочного производства.

Г л а в а  1

ТИПОВЫЕ ДЕТАЛИ МАШИН И СПОСОБЫ 
ИХ СОЕДИНЕНИЯ

1.1. Типовые детали и сборочные единицы

Самой простой составной частью машины является деталь. 
Комплексы деталей, работающих совместно, выполняя конкрет-
ную функцию в машине, называются узлами машины. Например, 
токарный станок имеет следующие узлы: переднюю бабку, заднюю 
бабку, коробку подач, суппорт и др.
Детали машин делятся на типовые и специальные. К первым 
принадлежат детали, часто применяемые в самых разнообразных 
машинах. Типовыми деталями являются болты, винты, заклепки, 
валы, шестерни, подшипники, рукоятки и др. Их очень много. Ти-
повые детали машин делятся на три основные группы: детали для 
соединения частей машин; детали, обслуживающие вращательное 
движение в машинах, и детали, применяемые в механизмах пере-
дачи движения.
К соединительным деталям относятся болты, винты, гайки, 
шпильки, штифты, заклепки, шайбы, шурупы.
К деталям, обслуживающим вращательное движение, прина-
длежат валы, оси, подшипники, муфты, шкивы, шестерни. Валы — 
это детали, предназначенные для передачи крутящего момента 
вдоль оси вращения и для поддерживания вращающихся деталей, 
например зубчатых колес и шкивов.
Осями называют детали, только поддерживающие вращающи-
еся детали и не передающие крутящий момент. По условиям рабо-
ты оси могут быть неподвижными и вращающимися. Опорные 
части валов и осей называются цапфами. Цапфы опираются на 
подшипники или подпятники.
Подшипниками называют опоры, на которые действуют попе-
речные силы, а подпятниками — опоры, нагруженные осевыми 
силами. В зависимости от характера трения рабочих элементов 
опоры (подшипники и подпятники) делятся на подшипники 
скольжения и подшипники качения.
Подшипник скольжения состоит из корпуса, крышки, присо-
единяющейся к корпусу при помощи резьбового крепления, и 
вкладыша. Вкладыши подшипников изготовляют, как правило, 

Глава 1.  ТИПОВЫЕ ДЕТАЛИ МАШИН И СПОСОБЫ ИХ СОЕДИНЕНИЯ

из материалов, имеющих низкий коэффициент скольжения, в час-
тности из оловянистых бронз, баббитов и других антифрикцион-
ных материалов. В подшипники скольжения для смазки подается 
масло. Продолжительность работы подшипника в значительной 
степени зависит от качества смазки и надежности подачи ее к тру-
щимся поверхностям.
Подшипниками качения называют опоры деталей, в которых 
трение скольжения заменено трением качения. Основные преиму-
щества подшипников качения перед подшипниками скольже-
ния — это уменьшение затрат энергии на вредные сопротивления, 
снижение расхода смазки, уменьшение затрат, связанных с обслу-
живанием машин и механизмов. Подшипники качения имеют зна-
чительно больший срок работы.
Подшипник качения состоит из внешнего и внутреннего ко-
лец, изготовленных из специальной подшипниковой стали и зака-
ленных. В них выточены дорожки качения, по которым перекаты-
ваются тела качения — шарики или ролики. В зависимости от фор-
мы тел качения подшипники делятся на шариковые и роликовые. 
Шариковые подшипники могут быть радиальными и упорными. 
Роликовые подшипники, в зависимости от формы роликов, в свою 
очередь, делятся на подшипники с цилиндрическими, игольчаты-
ми (тонкими и длинными цилиндрическими) и коническими ро-
ликами.
Деление подшипников качения на радиальные и упорные 
обусловлено направлением действия на них сил при работе. На ра-
диальные подшипники силы действуют перпендикулярно к оси 
вала, а в упорных подшипниках направление действия сил совпа-
дает с осью вала. В конических роликовых подшипниках силы, 
разлагаясь, действуют в радиальном и осевом направлениях. Такие 
подшипники называют радиально-упорными.
Подшипники качения с размерами по внешнему диаметру от 
3 до 2000 мм и массой от 0,5 г до 3,5 т изготовляют на подшипнико-
вых заводах. Всего освоено свыше 1000 типоразмеров подшипни-
ков, они стандартизированы, имеют соответствующую нумерацию. 
Проектируя различные машины, подшипники подбирают по спра-
вочникам и каталогам в соответствии с условиями работы.
Для передачи крутящего момента между двумя валами, кото-
рые продолжают друг друга, или между валом и вращающимися 
деталями, насаженными на вал, например шестернями, применя-
ют муфты. Приводные муфты могут быть втулочными, втулочно-
пальцевыми, кулачковыми, шарнирными, фрикционными и др.

 
1.1. Типовые детали и сборочные единицы 
7

Муфты делятся на неуправляемые, то есть постоянно соединя-
ющие валы, причем ведомый элемент в этом случае можно отклю-
чить только после разборки муфты, и управляемые, позволяющие 
включать и выключать ведомый элемент при остановке движущих-
ся частей или даже во время вращения движущихся частей — 
на ходу.
В современных машинах наиболее распространенными управ-
ляемыми муфтами являются фрикционные, в которых крутящий 
момент передается от ведущего к ведомому элементу за счет тре-
ния между поверхностями муфты сцепления. Фрикционная муфта 
самой простой конструкции состоит из двух дисков, из которых 
первый — ведущий и жестко закреплен на одном валу, а второй — 
ведомый, может скользить на шпонке по другому валу. Чтобы со-
единить два вала, нужно прижать ведомый диск к ведущему, благо-
даря чему под действием сил трения, возникающих между диска-
ми, вращательное движение будет передаваться от ведущего вала 
ведомому валу, а вместе с тем и валу, с которым он соединен. Такая 
муфта называется однодисковой. Она проста по конструкции, но 
очень несовершенна, поэтому в современных машинах применяют 
преимущественно многодисковые фрикционные муфты.
Сборочная единица — изделие, состоящее из нескольких частей, 
соединенных на предприятии-изготовителе сборочными операци-
ями (сварка, пайка, клепка, опрессовка, склеивание, сшивка, 
свинчивание).
К сборочным единицам, при необходимости, также относят:
а) изделия, для которых конструкцией предусмотрена разборка 
их на составные части предприятием-изготовителем, например, 
для удобства упаковки и транспортирования;
б) совокупность сборочных единиц и (или) деталей, имеющих 
общее функциональное назначение и совместно устанавливае-
мых на предприятии-изготовителе в другой сборочной единице, 
например: электрооборудование станка, автомобиля, самолета; 
комплект составных частей врезного замка (замок, запорная 
планка, ключи);
в) совокупность сборочных единиц и (или) деталей, имеющих 
общее функциональное назначение, совместно уложенных на 
предприятии-изготовителе в укладочные средства (футляр, короб-
ку и т.п.), которые предусмотрено использовать вместе с уложен-
ными в них изделиями, например: готовальня, комплект концевых 
плоскопараллельных мер длины.

Глава 1.  ТИПОВЫЕ ДЕТАЛИ МАШИН И СПОСОБЫ ИХ СОЕДИНЕНИЯ

1.2. Разъемные соединения деталей

Применяемые в машиностроении виды соединений отдельных 
деталей в сборочные единицы принято делить на две основные 
группы: разъемные и неразъемные.
К группе разъемных относятся такие соединения, которые 
можно неоднократно разбирать и вновь собирать без разрушения 
или существенных повреждений соединительных элементов. Это 
резьбовые (болтовые, шпилечные и т.п.), шпоночные, шлицевые и 
другие соединения. В машиностроении наибольшее применение 
находят резьбовые соединения.
Резьбовые соединения — это соединения деталей с помощью 
резьбы, обеспечивающие их относительную неподвижность. Для 
образования резьбовых соединений применяются болты, винты, 
шпильки и другие крепежные детали.
Болт представляет собой цилиндрический стержень с головкой 
на одном конце и винтовой резьбой на другом. Обычно болты при-
меняют для скрепления (соединения) деталей небольшой толщи-
ны (например, фланцев) при необходимости их частого соедине-
ния и разъединения.
Головка болта может иметь разную форму: шестигранную, 
квадратную, прямоугольную, полукруглую, коническую с квадрат-
ным подголовком и др. Выбор формы головки болта зависит от 
технологических особенностей данного соединения. Наибольшее 
применение получили болты с шестигранной головкой.
При скреплении деталей на резьбу болта навертывается гайка. 
Форма гайки также может быть различной. В болтовых соединени-
ях чаще всего используются шестигранные гайки, реже — квадрат-
ные. В машиностроении широко применяются гайки специальной 
формы: круглые, гайки-барашки (с двумя ушками) и др. Выбор 
типа гайки зависит от условий работы болтового соединения. На-
пример, при небольших стяжных усилиях и частом завинчивании 
и отвинчивании применяют гайки-барашки для удобства заверты-
вания их вручную без ключа.
При сборке резьбовых соединений под гайки или головки бол-
тов обычно подкладывают шайбы (плоские кольца). Их ставят 
в том случае, если нужно увеличить опорную поверхность под гай-
кой (головкой болта) и предохранить поверхность детали от пов-
реждения гранями гайки.
Чтобы предотвратить произвольное развинчивание болтово-
го соединения, применяют пружинные шайбы. Как средство 

 
1.2. Разъемные соединения деталей 
9

против самоотвинчивания гаек используют также контргайки и 
шплинты.
Контргайка — это вторая гайка, навернутая выше первой и 
плотно к ней прилегающая. Шплинт является более надежным 
средством против самоотвинчивания. Он представляет собой сло-
женный вдвое кусок мягкой стальной проволоки полукруглого се-
чения. Употребляется шплинт обычно в паре с корончатой или 
прорезной гайкой. Узкой частью шплинт вставляют в прорезь гай-
ки, затем в сквозное отверстие болта или шпильки. После выхода 
концов наружу их разводят в разные стороны. Таким образом, 
шплинт удерживает гайку и сам не может выпасть из отверстия, 
так как с одной стороны этому препятствует утолщенная головка, а 
с другой — разведенные концы.
Что касается винтов, то их применяют в тех случаях, когда не-
возможно или экономически невыгодно применять соединение 
болтом. Отметим при этом, что винтовое соединение менее надеж-
но, выдерживает меньшие нагрузки, нежели болтовое. Для такого 
соединения в одной из деталей просверливают сквозное отверстие, 
в другой же в углублении для стержня винта нарезается внутренняя 
резьба. Через деталь со сквозным отверстием вставляют стержень 
винта и вкручивают его во вторую деталь.
Головки винтов тоже могут быть различной формы: шести-
гранные и четырехгранные под гаечный ключ, потайные, полупо-
тайные, полусферические со шлицей (прорезью) под отвертку, 
шестигранные и четырехгранные со шлицей для двойного приме-
нения, полукруглые, без головки со шлицей и под ключ, с голов-
кой под ключ. Для облегчения подъема изделий применяются 
рым-болты, головка которых выполнена в виде большого кольца 
для захвата грузоподъемными машинами. Для закрепления на ва-
лах различных деталей применяют установочные винты с плоски-
ми, коническими или цилиндрическими концами без головок, 
имеющие шлицы под отвертку обыкновенную либо с крестообраз-
ным шлицем под специальную отвертку.
Шпилькой называют цилиндрический стержень с резьбой на 
обоих концах. При соединении с помощью шпильки можно полу-
чать как болтовое соединение (реже), так и соединение винтом. 
Если в обеих деталях имеются сквозные отверстия, то в совмещен-
ные отверстия вставляется шпилька, а на выступающие концы 
стержня с двух сторон навинчиваются гайки. Если же в одной из 
деталей есть резьбовое углубление, то в него до отказа завинчива-
ется один конец шпильки, а на стержень надевается вторая деталь. 

Глава 1.  ТИПОВЫЕ ДЕТАЛИ МАШИН И СПОСОБЫ ИХ СОЕДИНЕНИЯ

Затем на свободный конец шпильки навинчивается гайка. Для раз-
борки соединения достаточно лишь отвинтить гайку и удалить де-
таль, а шпильку можно не выворачивать вовсе.
Соединения с помощью шпилек, кстати, более надежны, не-
жели соединения винтом, а в некоторых случаях даже надежнее, 
чем болтом.
Резьбой называется поверхность, образованная при винтовом 
движении плоского контура по цилиндрической или конической 
поверхности. При этом образуется винтовой выступ соответствую-
щего профиля, ограниченный винтовыми и цилиндрическими или 
коническими поверхностями (рис. 1.1, а).
Резьбы классифицируются по форме поверхности, на кото-
рой она нарезана (цилиндрические, конические), по расположе-
нию резьбы на поверхности стержня или отверстия (наружные, 
внутренние), по форме профиля (треугольная, прямоугольная, 
трапецеидальная, круглая), назначению (крепежные, крепежно-
уплотнительные, ходовые, специальные), направлению винтовой 
поверх ности (левые и правые) и по числу заходов (однозаходные 
и многозаходные) (рис. 1.1, б).
Все резьбы делятся на две группы: стандартные и нестандарт-
ные; у стандартных резьб все их параметры определяются стандар-
тами. Основные параметры резьбы определены ГОСТ 11708—82. 
Резьбу характеризуют три диаметра (рис. 1.2): наружный d(D), 
внутренний d1(D1) и средний d2(D2).
Диаметры наружной резьбы обозначают d, d1, d2, а внутренней 
резьбы в отверстии — D, D1 и D2.
Наружный диаметр резьбы d(D) — диаметр воображаемого ци-
линдра, описанного вокруг вершин наружной или впадин внутрен-
ней резьбы. Этот диаметр для большинства резьб является опреде-
ляющим и входит в условное обозначение резьбы.

б)
a)

t = 2P
P

Рис. 1.1. Одно- (а) и двухзаходная (б) резьба