Классификация видов сварки. Классификация видов сварки
Классификация видов сварки — Мегаобучалка
| Виды сварки | Класс | |
| Термический | Термомеханический | Механический |
| Дуговая | Контактная | Холодная |
| Электрошлаковая | Диффузионная | Взрывом |
| Электронно-лучевая | Индукционно-прессовая | Ультразвуковая |
| Плазменная | Газопрессовая | Трением |
| Ионно-лучевая | Дугопрессовая | Магнито-импульсная |
| Тлеющим разрядом | Шлакопрессовая | |
| Световая | Термокомпрессионная | |
| Индукционная | Печная | |
| Газовая | ||
| Термитная | ||
| Литейная |
Дуговая сварка (ручная, полуавтоматическая и автоматическая (ФИЛЬМ)) является наиболее распространенным технологическим процессом сварки. Ручную сварку применяют для получения швов небольшого размера (ФИЛЬМ). За один проход без предварительной разделки кромок. Ручной сваркой соединяют заготовки толщиной 4…8 мм. Автоматическую сварку можно выполнять одним или несколькими электродами под слоем флюса (ФИЛЬМ), в среде защитных газов (аргона, гелия, углекислого газа) (ФИЛЬМ). При сварке под флюсом толщина свариваемых элементов может достигать 20 мм без разделки кромок, и производительность сварки возрастает в 6 - 8 раз по сравнению с ручной. Производительность полуавтоматической сварки в углекислом газе примерно в 2 - 4 раза выше, чем ручной.
Источником теплоты при дуговой сварке является электрическая дуга, которая горит между двумя электродами, при этом часто один электрод представляет собой свариваемую заготовку. В зависимости от материала и числа электродов, а также способа включения электродов и заготовки в цепь электрического тока различают следующие схемы дуговой сварки:
• сварка неплавящимся (угольным или вольфрамовым) электродом, при которой соединение выполняется путем расплавления основного металла либо с применением присадочного металла;
• сварка плавящимся (металлическим) электродом и дугой прямого действия с одновременным расплавлением основного металла и электрода, который пополняет сварочную ванну;
• сварка косвенной дугой горящей между двумя неплавящимися электродами, при этом основной металл нагревается и расплавляется теплотой столба дуги;
• сварка трехфазной дугой, при которой дуга горит между электродами, а также между электродом и основным металлом.
При применении постоянного тока различают сварку прямой и обратной полярности. В первом случае электрод подключается к отрицательному полюсу и служит катодом, во втором – положительному и служит анодом.
Понятие об электрической дуге и её свойствах. Дуга - мощный стабильный разряд электричества в ионизированной атмосфере газов и паров металла. Ионизация дугового промежутка происходит во время зажигания дуги и непрерывно поддерживается в процессе её горения. Процесс зажигания дуги в большинстве случаев включает три этапа: короткое замыкание электрода на заготовку, отвод электрода на расстояние 3 – 6 мм и возникновение устойчивого дугового разряда. Короткое замыкание (а) выполняется для разогрева торца электрода и заготовки в зоне контакта с электродом. После отвода электрода (б) с его разогретого торца (катода) под действием электрического поля начинается эмиссия электронов. Столкновение быстродвижущихся по направлению к аноду электронов с молекулами газов и паров металла приводит к их ионизации. В результате дуговой промежуток становится электропроводным. Процесс зажигания дуги заканчивается возникновением устойчивого дугового разряда.
Возможно зажигание дуги без короткого замыкания и отвода электрода с помощью высокочастотного электрического разряда через дуговой промежуток, обеспечивающего его первоначальную ионизацию. Для этого в сварочную цепь подключается источник высокочастотного переменного тока высокого напряжения (осцилятор). Этот способ применяют для зажигания дуги при сварке неплавящимся электродом.
Электрическая дуга – концентрированный источник теплоты с очень высокой температурой. Температура столба дуги достигает 6000 - 7000°С, а температура катодного и анодного пятен стальных электродов - 2400° и 2600°С.
Полная тепловая мощность дуги (в Дж/с)
Q = KIсвUд
Где К – коэффициент несинусоидальности напряжения и тока (для постоянного тока равен 1, для переменного тока 0,7 – 0,97; Iсв – сварочный ток, А; Uд – напряжение дуги, В.
Однако не вся мощность дуги полностью расходуется на нагрев и расплавление электрода и основного металла, часть ее теряется в результате теплоотдачи в окружающую среду.
Часть мощности дуги, расходуемая на нагрев заготовки, называется эффективной тепловой мощностью сварочной дуги (в Дж/с):
q = ŋQ
где ŋ – кпд дуги, представляющей отношение эффективной мощности дуги к полной, величине ŋ зависит от способа сварки, вида и состава сварочных материалов 9для автоматической сварки под флюсом, электрошлаковой, ручной дуговой покрытым электродом и газоэлектрической сварки среднее значение ŋ соответственно равно 0,9; 0,7; 0,8; 0,6).
Для обеспечение устойчивости горения сварочной дуги необходимо, чтобы ее основные параметры (ток и напряжение) находились в определенной зависимости друг от друга.
Электрошлаковая сварка (ФИЛЬМ) при производстве толстостенных (s > 50 мм) сварных конструкций в тяжелом машиностроении обеспечивает высокую экономическую эффективность за счет снижения потребления электроэнергии в 1,5 - 2 раза и флюса - в 20 - 40 раз по сравнению с автоматической дуговой сваркой под флюсом. Кроме того, при этом виде сварки не требуется предварительная разделка кромок.
Сущность способа заключается в том, что расплавление электродной проволоки и свариваемых кромок производится за счет тепла расплавленного флюса, который непрерывно нагревается при прохождении через него тока.
Свариваемые детали устанавливаются вертикально. С обоих сторон свариваемого стыка плотно прижимаются медные охлаждаемые водой ползуны, которые, в свою очередь, охлаждают расплавленный металл ванночки и препятствуют вытеканию жидкого металла и расплавленного флюса. Охлаждаемые ползуны в процессе сварки двигаются вверх. Расплавленный металл электрода и свариваемых кромок стекает вниз, образуя сварочную металлическую ванну. По мере продвижения автомата вверх происходит затвердевание металла сварочной ванны и образуется шов. При этом способе расплавленный металл надёжно защищается расплавленный металл надежно защищается расплавленным шлаком от воздействия атмосферы.
Электронно-лучевая сварка (ФИЛЬМ) позволяет получить сварные соединения без существенных деформаций и с низким уровнем сварочных напряжений. Кроме того, проведение процесса в вакууме обеспечивает получение зеркально чистой поверхности шва и дегазацию расплавленного металла. Этим видом сварки получают изделия из тугоплавких химически активных металлов и их сплавов, а также из алюминиевых сплавов и высоколегированных сталей.
Свободный электрон, обладающий элементарным зарядом и минимальной массой из всех известных частиц, под действием электрического поля может развивать огромную скорость (до 105 км/с) и за счет этого приобретать большой запас кинетической энергии. Это свойство электрона широко используется при электронно-лучевой сварке.
Скорость электрона v зарядом e и массой m определяется величиной ускоряющего напряжения u:
v = (2∙eu/m)½.
В современных устройствах для электронно-лучевой сварки используют напряжение от 25 до 250 квт.
Энергия таких быстродвижущихся электронов расходуется на плавление металла свариваемых деталей. При ударе электрона о поверхность и внедрении его в металл свариваемых деталей происходит резкое торможение, сопровождающееся превращением кинетической энергии в тепловую. Процесс выделения теплоты происходит на поверхности металла и на некоторой его глубине, где электроны испытывают наибольшее торможение. Вакуум порядка 133∙104 Па необходим для того, чтобы энергия электронов не расходовалась на ионизацию газов.
Контактная сварка характеризуется кратковременным нагревом места соединения без оплавления или с оплавлением и с последующей осадкой разогретых заготовок. Характерная особенность этого процесса - пластическое деформирование, в ходе которого формируется сварное соединение. Контактная сварка (стыковая (ФИЛЬМ), точечная (ФИЛЬМ), шовная (ФИЛЬМ), конденсаторная (ФИЛЬМ)) отличается высокой производительностью и экономичностью. Этот вид сварки применяют для соединения заготовок из углеродистых, низколегированных и коррозионостойких сталей, а также из алюминия, титана и их сплавов. При стыковой сварке можно соединить стальные стержни, рельсы, трубы и другие профили сечением до 10000 мм2,а заготовки из цветных сплавов - сечением до 4000 мм2. Точечной сваркой соединяют заготовки (листы, швеллеры, уголки) одинаковой или разной толщины от сотых долей миллиметра до 30 мм. Шовной сваркой соединяют внахлест листовые заготовки непрерывным швом при изготовлении герметичных емкостей, кузовов автомобилей и т.п.
Сварка трением (ФИЛЬМ) происходит в твердом состоянии при воздействии теплоты, возникающей при трении соединяемых поверхностей. Трение в зоне сварки осуществляется вращением или возвратно-поступательным перемещением сжатых заготовок. При этом виде сварки по сравнению с контактной стыковой снижаются затраты энергии в 5 - 10 раз. Сваркой трением соединяют однородные и разнородные металлы и сплавы с различными свойствами, например, медь со сталью, алюминий с титаном и др. В промышленности сварку трением применяют при изготовлении режущего инструмента, различных валов, штоков с поршнями, пуансонов.
Холодную сварку(ФИЛЬМ) выполняют без нагрева при обычных, даже пониженных температурах. Этим видом сварки выполняют точечные, шовные и стыковые соединения заготовок толщиной 0,2…15 мм. Необходимое давление в зоне сварки зависит от химического состава, толщины соединяемых элементов и в среднем составляет 150…1000 МПа. Холодной сваркой формируют соединения из однородных и разнородных металлов и сплавов, обладающих высокой пластичностью. Этот вид сварки используют для соединения заготовок из алюминия, меди, никеля, свинца, серебра, цинка и золота.
При производстве заготовок ограниченно применяют газовую, плазменную, лазерную (ФИЛЬМ), диффузионную (ФИЛЬМ), ультразвуковую и ряд других видов сварки. В изделиях сложной геометрической формы, при изготовлении которых применение сварки затруднительно, целесообразно выполнять соединение пайкой.
Пайка является технологическим процессом получения неразъемного соединения заготовок без их расплавления путем смачивания поверхностей жидким припоем с последующей его кристаллизацией. Припой имеет температуру плавления более низкую, чем температура соединяемых металлов, и заполняет зазор между соединяемыми поверхностями за счет действия капиллярных сил. При охлаждении привой кристаллизируется и образует прочную связь между заготовками. В процессе пайки наряду с нагревом необходимо удаление окисных пленок с поверхности паяных металлов. Образование соединения без расплавления основного металла обеспечивает возможность распая соединения.
Процесс пайки включает:
1. Нагрев материала, образующего соединение, до температуры, близкой к температуре плавления припоя.
2. Расплавление и растекание жидкого припоя по поверхности твердого материала.
3. Заполнение паяемого шва.
4. Охлаждения и кристаллизация припоя в паяном шве.
При пайке заготовки соединяются в результате смачивания, растекания жидкого припоя по нагретым поверхностям и затвердения его после охлаждения. Свойства паянных соединений (прочность, герметичность, надежность) зависят от характеристик материала заготовок, припоя, способа нагрева, зазоров, типа соединения. Паять можно углеродистые и легированные стали всех марок, тугоплавкие металлы, твердые сплавы, цветные металлы и их сплавы, чугуны, а также разнородные металлы, стекло, керамику, графит и др.
Припой представляют собой сплавы цветных металлов и должны хорошо растворять основной металл, обладать смачивающей способностью, требуемой температурой плавления и минимальным интервалом кристаллизации. Все припои по температуре плавления подразделяют на особо легкоплавкие (Тпл = 145oС), легкоплавкие (Тпл = 145…450oС), среднеплавкие (Тпл = 450….1100oС) и тугоплавкие (Тпл > 1050oС).
Способы пайки классифицируют в зависимости от используемых источников нагрева. Наиболее распространена в промышленности пайка в печах, индукционная, погружением, газопламенная и паяльниками. Выбор способа пайки выполняют исходя из требований, предъявляемых к паяемому изделию, с учетом состава и свойств заготовок и припоя, типа производства и наличия на предприятии соответствующего оборудования. По особенностям процесса и технологии пайку можно разделить на капиллярную, диффузионную, контактно-реактивную, реактивно-флюсовую и пайку-сварку.
Капиллярная пайка. Припой заполняет зазор между соединяемыми поверхностями и удерживается в нём за счет капиллярных сил. На рисунке 15.1 показана схема образования шва. Соединение образуется за счет растворения основы в жидком припое и последующей кристаллизации раствора. Капиллярную пайку используют в тех случаях, когда применяют соединение внахлестку. Однако капиллярное явление присуще всем видам пайки.
Рисунок 15.1. Схема капиллярной пайки: а – перед пайкой; б – после пайки; 1 – припой.
Диффузионная пайка. Соединение образуется за счет взаимной диффузии компонентов припоя и паяных материалов, причем возможно образование в шве твёрдого раствора или тугоплавких хрупких интерметаллов. Для диффузионной пайки необходима продолжительная выдержка при температуре образования паяного шва и после завершения процесса при температуре ниже солидуса припоя.
Контактно-реактивная пайка. При пайке между соединяемыми металлами или соединяемыми металлами и прослойкой другого металла в результате контактного плавления образуется сплав, который заполняет зазор и при кристаллизации образует паяное соединение. На рисунке 15.2 показана схема контактно-реактивной пайки.
Рисунок 15.2. Схема контактно-реактивной пайки: а – перед пайкой; б – после пайки; 1 – медь; 2 – серебро; 3 – эвтектический сплав меди с серебром.
Реактивно-флюсовая пайка. Припой образуется за счет реакции вытеснения между основным металлом и флюсом. Например, при пайке алюминия с флюсом 3ZnCl2 + 2Al → 2AlCl3 + 3Zn восстановленный цинк является припоем. Реакционно-флюсовую пайку можно вести без припоя и с припоем.
Пайка-сварка. Паяное соединение образуется так же, как при сварке плавлением, но в качестве припоя.
Материалы для пайки. Припой. Припои для пайки должны отвечать следующим требованиям:
1. температура их плавления должна быть ниже температуры плавления паяемых материалов,
2. они должны хорошо смачивать паяемый материал и легко растекаться по его поверхности;
3. должны быть достаточно прочными и обеспечивать герметичность,
4. коэффициенты термического расширения припоя и паяемого материала не должны резко различаться,
5. иметь высокую электропроводность при паянии радиоэлектронных и токопроводящих изделий.
Все припои по температуре плавления подразделяют на низкотемпературные (температура плавления ниже 500°С) или мягкие припои, и высокотемпературные (температура плавления выше 500°С) или твердые припои. Припои изготавливают в виде прутков, проволок, листов, полос, спиралей, колец, дисков, зерен, укладываемых в место соединения.
Основными типами паяных соединений являются: внахлестку, встык, вскос, в тавр, в угол и соприкасающиеся. Зазор между соединениями поверхностями должен быть таким, чтобы улучшить заполнение припоем под действием капиллярных сил и увеличить прочность соединения. Так, для серебряных припоев устанавливают зазор до 0,05 мм, а для меди - до 0,012 мм.
Рисунок 15.3. Типы паяных соединений.
Рисунок 15.4. Виды дефектов в сварных соединениях.
Рисунок 15.5. Методы контроля сварных соединений: а – рентгеновский; б – гамма-излучением; в – ультразвуковой.
megaobuchalka.ru
Классификация видов сварки — курсовая работа
Содержание
| Введение | 2 |
1 | Классификация видов сварки | 4 |
2 | Классификация электрической дуговой сварки | 6 |
3 | Газовая сварка | 8 |
4 | Электрошлаковая сварка | 9 |
5 | Контактная сварка | 10 |
6 | Стыковая сварка | 11 |
7 | Точечная сварка | 12 |
8 | Шовная сварка | 13 |
9 | Точечная сварка | 14 |
10 | Лазерная сварка | 15 |
| Список использованной литературы | 16 |
|
| |
|
|
|
|
|
Введение.
Сварка - это один из ведущих технологических процессов обработки металлов. Большие преимущества сварки обеспечили её широкое применение в народном хозяйстве. С помощью сварки осуществляется производство судов, турбин, котлов, самолётов, мостов, реакторов и других необходимых конструкций.
Сваркой называется технологический процесс получения неразъёмных соединений посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве, или пластическом деформировании, или совместным действием того и другого.
Сварное соединение металлов характеризует непрерывность структур. Для получения сварного соединения нужно осуществить межмолекулярное сцепление между свариваемыми деталями, которое приводит к установлению атомарной связи в пограничном слое.
Если зачищенные поверхности двух соединяемых металлических деталей при сжатии под большим давлением сблизить так, чтобы могло возникнуть общее, электронное облако, взаимодействующее с ионизированными атомами обоих металлических поверхностей, то получаем прочное сварное соединение. На этом принципе основана холодная сварка пластичных металлов.
При повышении температуры в месте соединения деталей, амплитуды колебания атомов относительно постоянных точек их равновесного состояния увеличиваются, и тем самым создаются условия более легкого получения связи между соединяемыми деталями. Чем выше температура нагрева, тем меньшее давление требуется для осуществления сварки, а при нагреве до температур плавления необходимое давление становится равным нулю.
Кусок твёрдого металла можно рассматривать как гигантскую молекулу, состоящую из атомов, размещённых в строго определённом, зачастую очень сложном порядке и прочно связанных в одно целое силами межатомного взаимодействия.
Принципиальная сущность процесса сварки очень проста. Поверхностные атомы куска металла имеют свободные, ненасыщенные связи, которые захватывают всякий атом или молекулу, приблизившуюся на расстояние действия межатомных сил. Сблизив поверхности двух кусков металла на расстояние действия межатомных сил или, говоря проще, до соприкосновения поверхностных атомов, получим по поверхности соприкосновения сращивание обоих кусков в одно монолитное целое с прочностью соединения цельного металла, поскольку внутри металла и по поверхности соединения действуют те же межатомные силы. Процесс соединения после соприкосновения протекает самопроизвольно (спонтанно), без затрат энергии и весьма быстро, практически мгновенно.
Объединение отдельных объёмов конденсированной твёрдой или жидкой фазы в один общий объём сопровождается уменьшением свободной поверхности и запаса энергии в системе, а потому термодинамический процесс объединения должен идти самопроизвольно, без подведения энергии извне. Свободный атом имеет избыток энергии по сравнению с атомом конденсированной системы, и присоединение свободного атома сопровождается освобождением энергии. Такое самопроизвольное объединение наблюдается на объёмах однородной жидкости.
Гораздо труднее происходит объединение объёмов твёрдого вещества. Приходится затрачивать значительные количества энергии и применять сложные технические приёмы для сближения соединяемых атомов. При комнатной температуре обычные металлы не соединяются не только при простом соприкосновении, но и при сжатии значительными усилиями. Две стальные пластинки, тщательно отшлифованные и “пригнанные”, подвергнутые длительному сдавливанию усилием в несколько тысяч килограммов, при снятии давления легко разъединяются, не обнаруживая никаких признаков соединения. Если соединения возникают в отдельных точках, они разрушаются действием упругих сил при снятии давления. Соединению твёрдых металлов мешает, прежде всего, их твёрдость, при их сближении действительное соприкосновение происходит лишь в немногих физических точках, и расширение площади действительного соприкосновения достаточно затруднительно.
Металлы с малой твёрдостью, например, свинец, достаточно прочно соединяются уже при незначительном сдавливании. У более важных для техники металлов твёрдость настолько велика, что поверхность действительного соприкосновения очень мала по сравнению с общей кажущейся поверхностью соприкосновения, даже на тщательно обработанных и пригнанных поверхностях.
На процесс соединения сильно влияют загрязнения поверхности металла - окислы, жировые плёнки и пр., а также слои адсорбированных молекул газов, образующиеся на свежезачищенной поверхности металла под действием атмосферы почти мгновенно. Поэтому чистую поверхность металла, лишенную слоя адсорбированных газов, можно сколько-нибудь длительно сохранить лишь в высоком вакууме. Такие естественные условия имеются в космическом пространстве, где металлы получают способность довольно прочно свариваться или «схватываться» при случайных соприкосновениях. В обычных же, земных условиях приходится сталкиваться с отрицательным действием, как твёрдости металлов, так и слоя адсорбированных газов на поверхности. Для борьбы с этими затруднениями техника использует два основных средства: нагрев и давление.
1 Классификация видов сварки
Основой физических признаков классификации является форма энергии, используемой для получения сварного соединения. По физическим признакам все виды сварки относят к одному из трех классов: термическому, термомеханическому и механическому.
К термическому классу относят все виды сварки плавлением, осуществляемые с использованием тепловой энергии,— газовую, дуговую, электрошлаковую, электронно-лучевую, лазерную и др.
К термомеханическому классу относят все виды сварки, осуществляемые с использованием тепловой энергии и давления - контактную, диффузионную, газопрессовую и дугопрессовую, кузнечную и др.
К механическому классу относят все виды сварки давлением, осуществляемые с использованием механической энергии - холодная, трением, ультразвуковая, взрывом и др.
Классификация сварки по физическим признакам приведена в табл. 1
Таблица 1
Класс сварки | Вид сварки |
Термический | Дуговая Электрошлаковая Электронно-лучевая Плазменно-лучевая Ионно-лучевая Тлеющим разрядом Световая Индукционная Газовая Термитная Литейная |
Термомеханический | Контактная Диффузионная Индукционнопрессовая Газопрессовая Термокомпрессионная Дугопрессовая Шлакопрессовая Термитнопрессовая Печная |
Механический | Холодная Взрывом Ультразвуковая Трением Магнитоимпульсная |
2 Классификация электрической дуговой сварки.
Все существующие способы сварки можно разделить на две основные группы:
1. Сварку давлением – контактная, газопрессовая – трением, холодная – ультразвуком,
2. Сварку плавлением – газовая, термитная, электродуговая, электрошлаковая, электронно-лучевая, лазерная.
Самое широкое распространение получили различные способы электрической сварки плавлением, а ведущее место занимает дуговая сварка, при которой источником теплоты служит электрическая дуга.
Электрическую сварку плавлением в зависимости от характера источников нагрева и расплавления свариваемых кромок можно разделить на следующие основные виды сварки:
1. электрическая дуговая, где источником тепла является электрическая дуга;
2. электрошлаковая, где основным источником теплоты является расплавленный шлак, через который протекает электрический ток;
3. электронно-лучевая, при которой нагрев и расплавление кромок соединяемых деталей производят направленным потоком электронов, излучаемых раскалённым катодом;
4. лазерная, при которой нагрев и расплавление кромок соединяемых деталей производят направленным сфокусированным мощным световым лучом микрочастиц-фотонов.
При электрической дуговой сварке основная часть теплоты, необходимая для нагрева и плавления металла, получается за счет дугового разряда, возникающего между свариваемым металлом и электродом. Под действием теплоты дуги кромки свариваемых деталей и торец плавящегося электрода расплавляются, образуя сварочную ванну, которая некоторое время находится в расплавленном состоянии. При затвердевании металла образуется сварное соединение. Энергия, необходимая для образования и поддержания дугового разряда, получается от источников питания дуги постоянного или переменного тока. Классификация дуговой сварки производится в зависимости от степени механизации процесса сварки, рода тока и полярности, типа дуги, свойств электрода, вида защиты зоны сварки от атмосферного воздуха и др.
По степени механизации различают сварку вручную, полуавтоматическую и автоматическую сварку. Отнесение процессов к тому или иному способу зависит от того, как выполняются зажигание и поддержание определенной длины дуги, манипуляция электродом для придания шву нужной формы, перемещение электрода по линии наложения шва и прекращения процесса сварки.
yaneuch.ru
КЛАССИФИКАЦИЯ ВИДОВ СВАРКИ | Инструмент, проверенный временем
В основу классификации существующих видов сварки могут быть положены различные признаки. Наиболее распространенными и по существу важнейшими из них являются вид энергии, используемой при выполнении сварки, и состояние металла в сварочной зоне в момент сварки.
,По используемой энергии все существующие виды сварки можно разделить на следующие группы; механическая; химическая; Лгсктраческая; электромеханическая; химико-механическая.
При видах сварки, использующих механическую энергию, она должна вызывать такую пластическую деформацию металла в зоне сваривания, при которой образуется сварное соединение4′.
Примерами применения механической энергии для сварки являются холодная сварка пластичных металлов, сварка трением, сварка взрывом.
Виды сварки, использующие химическую энергию, характеризуются нагревом металла посредством превращения химической энергии в тепловую. Это тепло доводит металл до расплавленного состояния, при котором для выполнения сварки не нужно прилагать внешних сил, т. е. осуществлять затраты механической энергии. Примером такого использования химической энергии является газовая сварка плавлением.
Электрические виды сварки основаны на превращении электрической энергии в тепловую. Это превращение осуществляется при использовании дуги, выделении тепла при протекании тока через шлаки, посредством превращения в тепло кинетической энергии пучка электронов, индуктированием тока различных частот. Электрические способы нагрева металла до расплавления при сварке являются весьма эффективными и имеют наиболее широкое применение в промышленности.
Электромеханические виды сварки основаны на нагреве металла до сварочного жара путем превращения электрической энергии в тепловую с последующим пластическим деформированием нагретого металла посредством сдавливания. Характерным примером этого вида сварки является электрическая контактная сварка. Различные виды электрической контактной сварки широко применяются в промышленности, особенно в массовом производстве.
Химико-механические виды сварки известны давно. Путем превращения химической энергии в тепловую металл нагревается до пластичного состояния и далее подвергается пластическому деформированию сдавливанием. Примером химико-механических способов сварки является кузнечная, газопрессовая и др.
По состоянию металла в сварочной зоне в момент сварки все ее виды разделяются на сварку давлением и сварку плавлением.
Сварка давлением обычно осуществляется при температурах ниже ТВД свариваемых металлов и их сваривание происходит в твердом состоянии посредством приложения давления, достаточного для создания необходимой пластической деформации. Следует отметить, что при некоторых видах сварки давлением металл может частично расплавляться, а затем сварочная зона сжимается внешним давлением. В результате такого обжатия либо весь расплавленный металл выжимается в виде грата и сваривается твердый, нагретый до высокой температуры, металл (например, при контактной стыковой свар — *
ке оплавлением), либо жидкий металл не выдавливается и кристаллизуется при наличии внешнего давления (точечная сварка).
Сварка давлением имеет определенные преимущества перед сваркой плавлением: ниже температура нагрева, т. е. металл подвергается меньшему тепловому воздействию, которое может быть вредным для свойств такого металла; более низкий нагрев позволяет затрачивать меньше энергии на сварочную операцию.
Однако некоторые факторы ограничивают широкое применение сварки давлением. К ним относятся необходимость использования больших сдавливающих сил и соответственно довольно сложных • приспособлений для зажатия и сдавливания свариваемых деталей и необходимость обеспечения чистоты поверхностей в момент их сваривания, отсутствия на них окислов и других загрязнений.
Практическое ограничение по величине сил сдавливания можно характеризовать следующими цифрами. Например, для сварки встык стальных стержней диаметром 100 мм (fW8000 мм2) даже при близком к минимальному сварочному давлению —2 кгс/мм2 (19,6 МН/м2) потребуется усилие сжатия 16000 кгс, или 16 тс (156,8 кН). Усилие зажатия деталей, исключающее их проскальзывание при осевом сжатии, обычно берется в два раза большим, т. е. для рассмотренного примера ~ 32 тс (313,6 кН). Приспособления для зажатия и сжатия, а также станина, которая должна выдерживать эти силы практически без деформаций, должны быть достаточно мощными. Поэтому машины, предназначенные для сварки таких сечений, являются весьма громоздкими и, как правило, специализированными.
Принятая в примере величина свариваемой поверхности F =8000 мм2 является для большинства сварных конструкций относительно небольшой. Для больших сечений эти трудности возникают в еще большей степени.
Необходимость наличия чистых поверхностей для осуществления сварки давлением требует не только предварительной очистки (механическими или химическими методами), но для ряда случаев и предохранения от образования окислов при сварочном нагреве или их удаления в процессе сварки. Это приводит к ряду дополнительных осложнений при выполнении сварки — применению флюсов, а при сварке некоторых металлов — защитных газов и вакуума. Применение сварки в вакууме еще более усложняет оборудование, но в ряде случаев это является необходимым.
Сварка плавлением осуществляется с местным расплавлением свариваемых частей. В сравнении со сваркой давлением она обладает рядом преимуществ, из которых основным является большая универсальность,
Как следует из описания сварки плавлением, изложенного в § 1, для ее выполнения требуется только достаточно мощный источник тепла, обеспечивающий локальное (местное) расплавление; в случае подвижного источника тепла расплавление металла происходит от участка к участку. Таким образом, общее увеличение, сечения свариваемых элементов в этом случае не влечет за собой необходимости создания. громоздких специальных машин.’— ““
Заказ Кб 269
Если при сварке давлением в большинстве случаев для выполнения сварочных операций изделие должно подаваться к машине, то при сварке плавлением обычно источник тепла подается к изделию, что позволяет изготавливать весьма крупногабаритные сварные конструкции.
Однако расплавление металла при сварке плавлением неизбежно сопровождается усилением взаимодействия жидкого металла с окружающей его материальной средой (газами, конденсированными фазами), приводя к ряду реакций, характерных для металлургических процессов при производстве металлов. В ряде случаев эти реакции и физические процессы могут значительно ухудшить свойства закристаллизовавшегося расплавлявшегося при сварке металла. В. целях регулирования металлургических процессов при сварке в желаемом направлении применяют флюсы, газовую защиту места сварки, включая и защиту инертными газами, а в некоторых случаях сварку выполняют в вакууме.
Основные виды сварки металлов при их классификации по технологическому признаку (сварка давлением и плавлением) приведены на схеме 1.
hssco.ru
