3.2.1. Способы сварки плавлением. Сварка плавлением 79нм

Сварка плавлением - Всё для чайников

Главная
Видеотека
- Естествознание
  - Физика
  - Математика
  - Химия
  - Биология
  - Экология
- Обществознание
  - Обществознание - как наука
  - Иностранные языки
  - История
  - Психология и педагогика
  - Русский язык и литература
  - Культурология
  - Экономика
  - Менеджмент
  - Логистика
  - Статистика
  - Философия
  - Бухгалтерский учет
- Технические науки
  - Черчение
  - Материаловедение
  - Сварка
  - Электротехника
  - АСУТП и КИПИА
  - Технологии
  - Теоретическая механика и сопромат
  - САПР
  - Метрология, стандартизация и сертификация
  - Геодезия и маркшейдерия
- Программирование и сеть
  - Информатика
  - Языки программирования
  - Алгоритмы и структуры данных
  - СУБД
  - Web разработки и технологии
  - Архитектура ЭВМ и основы ОС
  - Системное администрирование
  - Создание программ и приложений
  - Создание сайтов
  - Тестирование ПО
  - Теория информации и кодирования
  - Функциональное и логическое программирование
- Программы
  - Редакторы и компиляторы
  - Офисные программы
  - Работа с аудио видео
  - Работа с компьютерной графикой и анимацией
  - Автоматизация бизнеса
- Прочие
  - Музыка
  - Природное земледелие
  - Рисование и живопись

Библиотека

Естествознание
- Физика
- Математика
- Химия
- Биология
- Экология
- Астрономия
Обществознание
- Иностранные языки
Технические науки

forkettle.ru

4.2. Сварка плавлением

Дуговая сварка

Источником теплоты при дуговой сварке является электрическая дуга,

которая возникает между двумя электродами, одним из которых является,

часто, свариваемая заготовка.

Различают сварку неплавящимся электродом (угольным или

вольфрамовым), сварку плавящимся электродом (металлическим) и сварку

косвенной дугой, горящей между двумя неплавящимися электродами.

При использовании в качестве источника постоянного тока, различают

сварку на прямой и обратной полярностях. При прямой полярности электрод

подключается к отрицательному полюсу и служит катодом, при обратной

полярности электрод подключается к положительному полюсу и служит

анодом.

Электрические свойства дуги, используемой при дуговой сварке

оцениваются статической вольт-амперной характеристикой (зависимостью

между напряжением и током дуги в состоянии устойчивого горения).

В качестве источников сварочного тока используют сварочные

трансформаторы, сварочные генераторы, и сварочные выпрямители.

Сварочные трансформаторы используются для дуговой ручной и

автоматической сварки под флюсом, электрошлаковой сварки.

Сварочные генераторы – это электрические машины постоянного тока. Их

используют при сварке плавящимся электродом в атмосфере защитных газов.

Сварочные выпрямители состоят из трехфазного понижающего

трансформатора, блока селеновых или кремниевых выпрямителей и дросселя.

Они обеспечивают высокую стабильность горения дуги, особенно на малых

токах. Их применяют при сварке плавящимся электродом в среде защитных

газов. При ручной дуговой сварке, сварщик держит электроды в специальном

электрододержателе, защищает лицо от излучения дуги специальным

защитным щитком. Рабочим местом сварщика должна служить специальная

сварочная кабина.

Дуга горит между стержнем электрода и основным металлом.

Расплавленный металл каплями стекает в сварочную ванну, которая по мере

движения дуги затвердевает, образуя сварочный шов.

Электродами при ручной сварке являются проволочные стержни с

нанесенными на них покрытиями. Покрытия могут быть из мела с добавками из

легирующих компонентов (феррохром, ферромолибден, ферротитан).

По назначению стальные электроды делят на 4 класса: для сварки

углеродистых и конструкционных сталей; для сварки теплоустойчивых сталей;

для сварки высоколегированных сталей; для наплавки поверхностных слоев с

особыми свойствами.

Основным параметром ручной дуговой сварки является сила сварочного

тока. Ее выбирают в зависимости от диаметра и типа металла электрода.

Ручную дуговую сварку применяют для сварки различных металлов и

сплавов при изготовлении металлоконструкций малых толщин (от 2 до 30 мм).

Она удобна при изготовлении коротких швов в труднодоступных местах.

Автоматическая и полуавтоматическая дуговая сварка под флюсом

В отличие от ручной дуговой сварки процесс ведут непокрытой

электродной проволокой, но дугу и сварочную ванну защищают флюсом.

Для сварки углеродистых и низколегированных сталей используют

марганцевые высококремнистые флюсы, а для легированных сталей –

низкокремнистые флюсы с повышенным содержанием СаО и СаF2.

Для сварки высоколегированных сталей, с высоким водосодержанием Cr,

Мо, Ti и др. элементов, используют бескремнистые и бескислородные

фторидные флюсы.

Дуговую сварку осуществляют сварочные автоматы. Основные__

преимущества автоматической сварки перед ручной – повышение в 15-20 раз

производительности, при более высоком качестве сварных швов, снижении

себестоимости сварного шва. Повышение производительности достигается за

счет использования более высоких сварочных токов (до 2000 А) и

непрерывности процесса сварки.

Сварка в атмосфере защитных газов

При газоэлектрической сварке электрод, зона дуги и сварочная ванна

защищаются струей защитного газа (аргона, гелия, азота, углекислого газа). Газ

подают через сопло сварочной горелки.

Аргонодуговую сварку проводят по двум схемам: неплавящимся

электродом (от 2 мм и более) и плавящимся.

Сварку неплавящимся электродом ведут на постоянном токе прямой

полярности, стальными, либо вольфрамовыми электродами.

Сварку в атмосфере углекислого газа ведут только плавящимися

электродами, на повышенной плотности постоянного тока обратной

полярности.

Преимуществами сварки в атмосфере защитных газов являются: 1) защита

свариваемого металла от взаимодействия воздухом, 2) отсутствие на

поверхности шва окислов и шлаковых включений, 3) более высокая

производительность.

Сварка материала плазменной струей

Плазменная струя (поток частиц ионизированного газа) получается

пропусканием потока газа через электрическую дугу с температурами порядка

10000 К. В качестве плазмообразующего газа используется аргон. Основное

преимущество сварки плазменной струей является возможность сваривать не

телько большие толщины (до 15 мм), при малых токах порядка 0,5 А, но и

металл толщиной несколько микрон. Применяют ее также для сварки

неметаллов (стекла, керамики, металлокерамики), сварки металлов с

неметаллами, резки таких тугоплавких металлов как вольфрам, молибден.

Электрошлаковая сварка реализуется расплавлением свариваемого металла

и электрода за счет теплоты, образующейся при прохождении электрического

тока через шлаковую ванну.

Как правило, электрошлаковую сварку выполняют при вертикальном

положении свариваемых заготовок. При этом виде сварки основной металл

расплавляется под слоем шлака более равномерно, что позволяет сваривать

изделия большой толщины за один проход.

Газовая сварка

Газовая сварка – это процесс сварки плавлением, при котором место

соединения заготовок расплавляют высокотемпературным газовым пламенем.

При этом пламя расплавляет кромки свариваемых материалов, а зазор между

ними заполняется присадочным металлом, который вводится в пламя горелки.

Газовое пламя получается при сгорании горючего газа (ацетилена (С2Н2)) в

атмосфере чистого кислорода. Газообразный кислород обычно поставляется в

баллонах под давлением 150 атм., что требует при его использовании

соблюдения определенных правил техники безопасности.

Для образования газосварочного пламени используют специальные

газовые горелки. Чаще других используется ацетилено-кислородное пламя. Оно

состоит из трех зон: ядра пламени, средней сварочной зоны и факела. Тепловую

мощность газосварочного пламени определяют по расходу ацетилена. Для

сварки углеродистых сталей коэффициент расхода А составляет 100, для меди –

150, для алюминия – 75 см3/час×мм. Расход Р оценивают по уравнению Р = А×d,

где d - толщина слоя.

При газовой сварке сталей применяют присадочную проволоку, при сварке

чугуна – литые чугунные стержни. При сварке цветных металлов и сплавов –

специальные флюсы в виде порошков и паст (буру, фтористые и хлористые

соли лития, калия, натрия).

При газовой сварке заготовки нагревают более плавно, чем при дуговой.

Поэтому ее применяют для сварки металлов малых толщин (от 0,2 до 3 мм),

сварки легкоплавких цветных металлов и сплавов, а также для сварки сталей,

требующих медленного охлаждения (например, инструментальных), при сварке

чугунных изделий и др., для подварки дефектов в чугунных и латунных

отливках. Но, при этом свариваемые изделия могут деформироваться. Это

ограничивает применение газовой сварки.

При механизации газовой сварки ею можно сваривать продольные швы

свариваемых трубных заготовок. Автоматическую газовую сварку

целесообразно применять для сварки стыковых и угловых швов с отбортовкой,

когда не требуется присадочного металла.

studfiles.net

3.2.1. Способы сварки плавлением

Способы сварки плавлением в производстве сварных конструкций используются не в одинаковой степени. Наиболее распространены дуговые способы плавящимся электродом – сварка покрытыми электродами, полуавтоматические и автоматические способы сварки проволокой сплошного в среде защитных газов, под флюсом порошковой проволокой, самозащитной проволокой.

Дуговые способы обладают различными техническими характеристиками и экономическими показателями, поэтому выполняются с различной эффективностью.

В нашей стране в промышленности к началу 80-х годов соотношение было таково: 32 % – сварка штучными электродами, 51 % – полуавтоматическим способом сварки (в защитных газах сплошной и порошковой проволокой и под флюсом), 14 % – автоматической сваркой под флюсом и в защитных газах и около 3 % – другие дуговые способы сварки плавлением. В целом же по народному хозяйству доля РДС выше – 41 %, а суммарная доля автоматических и полуавтоматических способов сварки – 55 %.

Остановимся на общих характеристиках этих способов сварки.

РДС обладает относительно низкой производительностью. Коэффициент наплавки aн составляет 7–14 г/А·ч, в то время как при сварке под флюсом 14–20 г/А·ч и при сварке в СО2 12–24 г/А·ч. Применяя диаметр проволоки 3–6 мм, сварку ведут на токе 200–350 А, при этом плотность составляет 10–18 А/мм2. В то же время более производительная сварка под флюсом проводится в основном диаметром 2–6 мм на токах 200–1200 А при плотности 35–125 А/мм2. Повышение же скорости плавления металла при РДС за счёт увеличения диаметров электродов тока является нежелательным, так как приводит к ухудшению формирования шва, затрудняет сварку в вертикальном и потолочном положениях.

РДС относится к трудоёмким способам, поэтому выполняется рабочими более высокой квалификации.

Сварка покрытыми электродами имеет ряд разновидностей, характеризующихся различной производительностью. К ним можно отнести сварку электродами диаметром 8–10 мм, повышение производительности на 15–30 %, сварку спаренным электродом – на 20–40 %, при сварке пучком электродов – на 40–50 %. Имеют применение и другие разновидности, например добавление в покрытие проволоки железного порошка.

РДС достаточно универсальна, маневренна и имеет относительно низкие капитальные затраты, в то же время недостатки её при значительных объёмах применения отрицательно влияют на показатели производства сварных конструкций.

Полуавтоматические механизированные способы сварки сплошной и порошковой проволоками в защитных газах.

При изготовлении сварных конструкций предпочтение отдаётся полуавтоматической сварке в защитных газах. Сварка сплошной проволокой выполняется в СО2, в смесях СО2+Аr или СО2+Аr+О2.

Преимущества:

1) высокая степень концентрации энергии дуги, что увеличивает глубину проплавления, а при повышении скорости сварки имеет малую зону структурных превращений и вызывает малые деформации конструкций;

2) при полуавтоматической сварке можно выполнять швы без перерывов, уменьшить остановки, тогда отпадает необходимость заварки кратеров;

3) высокая производительность способа с малыми трудовыми затратами и расходом электронной проволоки;

4) проще техника сварки, так как ванна не закрыта шлаком.

Недостатки:

1) необходимость газовой защиты жидкой ванны;

2) малая маневренность из-за привязанности сварной горелки к подающему механизму полуавтомата и меньшей доступности в стеснённых местах в сварных конструкциях.

При сварке сплошной проволокой диаметром 1,2–1,6 мм на обратной полярности в чистом СО2 потери проволоки на разбрызгивание и угар могут достигать 10–12 %, это не только снижает эффективность способа, но и ухудшает формирование шва, вызывает дополнительные затраты на зачистку горелки и поверхности металла от брызг. Поэтому полуавтоматическую сварку сплошной проволокой производят в смесях Аr + (10–20 %) СО2 или 75 % Аr + 20 % СО2 + + 5 % О2, что снижает потери проволоки на разбрызгивание до 2,5–5 %. Существуют и другие меры борьбы с разбрызгиванием: сварка с оптимальной скоростью, поддержание постоянства длины дуги за счёт стабилизации напряжения источника питания, скорости подачи проволоки и вылета электрода, очистка проволоки от ржавчины, прокаливание её при Т = 200–250º в течение двух часов, выполнение сварки импульсной дугой.

Кроме полуавтоматической сварки в защитных газах, при сварке швов сечением свыше 30 мм иногда применяют полуавтоматическую сварку под флюсом. Техника выполнения сварки при этом требует соответствующего навыка.

Исходя из техники сварки, производительности, трудоёмкости полуавтоматические способы во многих случаях целесообразно применять вместо РДС штучными электродами.

Автоматизированные способы сварки

Из этих способов наиболее широко применяется дуговая сварка сплошной проволокой под флюсом и в защитных газах, а также ЭШС.

В этом случае механизируются и автоматически выполняются все операции, сопутствующие сварке, за исключением ручного включения автомата в работу. Следует отметить, что в производстве сварных конструкций необходимы способы и оборудование с ручным уровнем механизации и автоматизации операции сварки. Эта необходимость вызвана различной эффективностью применения оборудования в конкретных условиях, которые диктуются конструктивными особенностями изделий, их серийностью, требованиями к ним и их производству и т.д.

Автоматические способы производительны, обеспечивают высокое качество сварных соединений. Несмотря на высокую производительность, высокое качество сварных соединений, экономию сварных материалов и электроэнергии они в производстве сварных конструкций применяются ещё недостаточно. Среди способов сварки плавящимся электродом на долю автосварки под флюсом и в защитных газах приходится 13,6 %, а на ЭШС всего 0,8 %. Это объясняется рядом обстоятельств, к основным из которых можно отнести следующие: недостаточную универсальность этих способов и технологичность создаваемых сварных конструкций, невозможность выполнения швов в труднодоступных местах, сложность сварки криволинейных швов и швов, располагающихся в различных пространственных положениях, необходимость создания специализированных рабочих мест и оснащение их соответствующим вспомогательным оборудованием и дополнительные затраты на это оборудование, исключающие нормативную окупаемость. Для более полного их использования необходимо создать соответствующие организационные условия и переоснастить действующие производства сварных конструкций.

В настоящее время развитие и расширение автоматизированных способов сварки осуществляется:

за счёт применения различных по назначению и конструктивному исполнению подвесных сварочных автоматов и тракторов и автоматических манипуляторов с программным управлением – промышленных роботов.

Подвесные автоматы с полной автоматизацией сварочных операций управляются дистанционно по жёсткой программе и могут выполнять поиск шва, возбуждение процесса сварки, копирование шва, заварку кратера и возврат в исходное положение. Высокая производительность процесса и качества сварки ставит автоматические дуговые способы сварки плавящимся электродом вне конкуренции.

ЭШС может выполняться электродными проволоками, плавящимся мундштуком с различными присадками и т.д. Соединения в основном стыковые δ от 50 до 60 мм и практически до любых толщин. Такие соединения, кроме ЭШС, можно выполнять многопроходной дуговой сваркой в узкий зазор. При этом соединения обладают высокими свойствами, и для снятия остаточных напряжений требуется только высокий отпуск.

В отдельных случаях применяется автоматическая дуговая точечная сварка (АДТС). Она выполняется в СО2 при сварке деталей нахлесточных соединений δ = 5–6 мм без предварительной пробивки отверстий, а также под слоем флюса при сварке деталей больших толщин по предварительно высверленным отверстиям. Соединения качественные, процесс легко автоматизируется, могут выполняться без снятия окалины на горячекатаном прокате. Она оказывается более перспективной при изготовлении крупногабаритных плоскостных конструкций, где доступ сварочного инструмента возможен только с одной стороны.

Среди дуговых способов сварки имеется перспективный способ сварки неплавящимся электродом (вольфрамовым и др.) в среде инертных газов (в основном Ar). Им свариваются конструкции из Al, Mg, Ti сплавов, нержавеющих сталей. Соединения в основном стыковые, бортовые, толщина металла 3–4 мм без разделки кромок. С применением присадочной проволоки можно сваривать угловые швы в тавровых и нахлесточных соединениях, а стыковые – δ > 4 мм, но с обязательной разделкой кромок.

В группу сварки неплавящимся электродом входит и сварка угольным электродом, осуществляемая в СО2 или без защиты.

studfiles.net

Сварка плавлением: технология, способы, виды, оборудование

Не всегда удаётся целиком изготовить разнообразные железные конструкции. В каких-то случаях нет целесообразности их изготовления из одной заготовки ввиду большого количества нежелательных отходов, в других случаях габариты деталей не позволят провести нормальную механическую обработку. Поэтому были изобретены разнообразные способы соединения заготовок между собой. Это всевозможные резьбовые соединения, склеивание деталей, пайка, а также, известная всем, сварка. Она применима не только к деталям и заготовкам, изготовленным из разнообразных металлов и их сплавов, но и вообще к любым материалам, которые можно расплавить. Различают несколько видов сварки: та, где требуется только нагрев для плавления материала, где требуется только давление и комбинированные. Ниже будет рассмотрен вариант сварки методом плавления.

Сварка плавлением

Процесс сварки – это метод соединения двух и более металлических деталей путём термического плавления кромок соединяемых заготовок. Будучи в расплавленном состоянии, металл, из которого состоят заготовки, смешивается и на этом месте образуется прочное неразъемное соединение. После остывания, на месте расплавленного металла образуется так называемый сварочный шов. Этот процесс чем-то сходный с литьём, но в ограниченных размерах. Нынче сварка нашла широкое применение для соединения двух и более заготовок как в промышленных масштабах, так и при кустарном производстве металлических изделий. Также её используют в процессе ремонта разнообразных узлов, так как она позволяет провести наплавление металла там, где он сточился.

Сварочный шов

В зависимости от того, какой способ нагрева материала заготовки до точки плавления выбран, разделяют несколько видов сварки, о которых поговорим ниже.

Классификация видов сварки плавлением

В зависимости от источника термической энергии, который способен нагреть кромки деталей до температуры плавления, сварка плавлением делится на электрическую, газовую и другие виды сварки. Электрическую опять же можно разделить на электродуговую и индукционную. Рассмотрим наиболее применяемые как в быту, так и промышленности виды. Наибольшее применение получила электродуговая и газовая виды сварок. В случае электродуговой, плавление металла происходит за счёт высокой температуры электрической дуги (около 5000 градусов), которая возникает между заготовкой и электродом. При использовании газовой сварки, источником тепла, способным довести сталь до точки плавления, является горящий газ или смесь газов (например, пропан и кислород с температурой горения до 2050 градусов). Присадочным материалом для шва в таком виде сваривания чаще всего применяется либо отдельная специальная присадка, либо его роль играет металл из тела заготовки.

И также, в зависимости от типа применяемого электрода, можно выделить следующие виды сварки:

С применением плавящегося электрода. Шов образуется в процессе плавления электрода, покрытого специальной обмазкой. Его подбирают индивидуально, в зависимости от видов соединяемых сталей. Не применяется при соединении тонких листовых металлов из-за чрезмерного их перегрева, частых прожогов.
С применением неплавящегося электрода. Он изготовлен из тугоплавкого металла, чаще всего вольфрамовый сплав и предназначен только для розжига и поддержания дуги. Сварку зачастую производят в среде защитного инертного газа, который изолирует шов от содержащегося в окружающем воздухе азота. Наиболее часто применим в случае листовых изделий.

Газовая сварка

Другие виды сварки стали плавлением, такие как индукционная, лазерная, плазменная и др., пока ещё не нашли широкого применения ввиду дороговизны оборудования, поэтому рассматриваться не будут.

Принцип сваривания

Как говорилось выше, принцип сваривания плавлением основан на процессе смешивания расплавленного металла в зоне сваривания, с образованием прочного, неразборного соединения. Источник тепловой энергии, имеющий довольно большую мощность, концентрирует тепловую энергию на малой площади сварочной ванны. Именно в этой ванне и находится доведённый до точки плавления сплав, который туда подаётся либо с использованием электрода, либо со специальной проволокой (в случае сваривания несгораемым электродом). Перемещая источник тепловой энергии вдоль кромки соединяемых деталей, перемещают и сварочную ванну, постепенно добавляя в неё присадочный материал. После остывания, материал ванны кристаллизуется, что приводит к образованию прочного сварного шва.

Процесс розжига высокотемпературной дуги состоит из трёх последовательных действий. Сначала электродом касаются заготовки, в результате чего получается короткое замыкание, вызывающее нагрев его кончика. Далее, кончик отводят на небольшое расстояние от детали, это расстояние подбирается опытным путём. Оно должно быть таким, при котором дуга наиболее устойчива. Разогрев электрода необходим для устойчивой экзоэмиссии электронов, которая также гарантирует устойчивую электрическую дугу.

Принцип сварки плавлением

При плавлении электрода происходит перенос присадочного материала в сварную ванну, и детали соединяются. На некоторых сварочных аппаратах, предназначенных для сварки несгораемым электродом, поджиг дуги является бесконтактным. Он выполняется специальным устройством, называемым осциллятором.

Специфические черты

Спецификой процесса сваривания металлов является то, что в результате образуется единая целая деталь, даже если в процессе применялись различные разнородные металлы. Для такого типа соединения требуется только нагрев, который способен вызвать плавление материала из которого состоят соединяемые детали. Исходя из того, какие металлы (или их сплавы) соединяются, необходимо правильно выбрать присадочную проволоку или электрод.

Разновидности применяемых электродов

Качественный шов можно получить только при правильном подборе присадочного материала, поэтому на их разновидностях стоит заострить внимание. Сварочный электрод представляет собой стальной пруток, покрытый специальной обмазкой, которая плавится в процессе сварки и защищает шов от воздействия азота из воздуха. В случае сварки несгораемым электродом или газовой, обмазка не требуется, шов защищает инертный газ или пламя из горелки. Поэтому, в принципе, электрод, проволока и другой присадочный материал практически одно и то же.

Присадочный материал, из которого полностью состоит проволока, играет первостепенную роль в прочности шва. В процессе нагрева и плавления из сплавов выгорают легирующие элементы, ухудшая при этом качество соединения. Для того чтобы этого избежать, выбираются прутки из стали, которые по степени легирования равны соединяемым маркам или даже выше их. В случае если марки сплавов разные, степень легирования оценивается по максимально легированному сплаву. Избыток легирующих элементов компенсирует их выгорание.

Если марки сталей неизвестны, а также отсутствует возможность их определить, то используется специальный переходной (его ещё называют буферным) электрод или специальная присадочная проволока. Он позволяет сварить даже разнородные стали, например, такие, как нержавейка и простая чёрная низколегированная сталь, играя роль переходного материала.

Требования к сварочным швам

Требования, которые могут предъявляться к сварочным швам, по большей мере зависят от конечного назначения готовой конструкции. Тем не менее можно выделить несколько общих требований, которым должны удовлетворять соединения такого типа. Твёрдость и предел прочности сварного соединения должны иметь такие же показатели (или близкие), как и показатели основного металла. Испытания проводят на специальном оборудовании с образцом готового изделия.

Визуально контроль качества шва проверяют следующим образом. После завершения сварочных работ, производится очистка швов от шлака и окислов, также убираются все вспомогательные приспособления. Шов должен быть однородным, мелкочешуйчатым и иметь равномерную ширину. Наплывы, прожоги, сужения или перерывы должны отсутствовать. Металл, который наплавлен должен быть однородным, не иметь пор или поверхностных трещин.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

stankiexpert.ru

Сварка плавлением Статьи

При электрической дуговой сварке энергия, необходимая для образования и поддержания дуги, поступает от источников питания постоянного или переменного тока. В процессе электрической дуговой сварки основная часть теплоты, необходимая для нагрева и плавления металла, получается за счет дугового разряда (дуги), возникающего между свариваемым металлом и электродом. При сварке плавящимся электродом под воздействием теплоты дуги кромки свариваемых деталей и торец (конец) плавящегося электрода расплавляются и образуется сварочная ванна. При затвердевании расплавленного металла образуется сварной шов. В этом случае сварной шов получается за счет основного металла и металла электрода. К плавящимся электродам относятся стальные, медные, алюминиевые; к неплавящимся — угольные, графитовые и вольфрамовые. При сварке неплавящимся электродом сварной шов получается только за счет расплавления основного металла и металла присадочного прутка. При горении дуги и плавлении свариваемого и электродного металлов необходима защита сварочной ванны от воздействия атмосферных газов — кислорода, азота и водорода, так как они могут проникать в жидкий металл и ухудшать качество металла шва. По способу защиты сварочной ванны, самой дуги и конца нагреваемого электрода от воздействия атмосферных газов дуговая сварка разделяется на следующие виды: сварка покрытыми электродами, в защитном газе, под флюсом, самозащитной порошковой проволокой и со смешанной защитой. Покрытый электрод представляет собой металлический стержень с нанесенной на его поверхность обмазкой. Сварка покрытыми электродами улучшает качество металла шва. Защита металла от воздействия атмосферных газов осуществляется за счет шлака и газов, образующихся при плавлении покрытия (обмазки). Покрытые электроды применяются для ручной дуговой сварки, в процессе которой необходимо подавать электрод в зону горения дуги по мере его расплавления и одновременно перемещать дугу по изделию с целью формирования шва (рис. 1.1.). При сварке под флюсом сварочная проволока и флюс одновременно подаются в зону горения дуги, под воздействием теплоты которой плавятся кромки основного метаяла, электродная проволока и часть флюса. Вокруг дуги образуется газовый пузырь, заполненный парами металла и материалов флюса. По мере перемещения дуги расплавленный флюс всплывает на поверхность сварочной ванны, образуя шлак. Расплавленный флюс защищает зону горения дуги от воздействия атмосферных газов и значительно улучшает качество металла шва. Сварку в среде защитных газов выполняют как плавящимся электродом, так и неплавящимся с подачей в зону горения дуги присадочного металла для формирования сварного шва. Сварка может быть ручной , механизированной (полуавтоматом) и автоматической. В качестве защитных газов применяют углекислый газ, аргон, гелий, иногда азот для сварки меди. Чаще применяются смеси газов: аргон + кислород, аргон + гелий, аргон + углекислый газ + кислород и др. В процессе сварки защитные газы подаются в зону горения дуги через сварочную головку и оттесняют атмосферные газы от сварочной ванны (рис. 1.4.). При электрошлаковой сварке тепло, идущее на расплавление металла изделия и электрода, выделяется под воздействием электрического тока, проходящего через шлак. Сварка осуществляется, как правило, при вертикальном расположении свариваемых деталей и с принудительным формированием металла шва (рис. 1.5.). Свариваемые детали собираются с зазором. Для предотвращения вытекания жидкого металла из пространства зазора и формирования сварного шва по обе стороны зазора к свариваемым деталям прижимаются охлаждаемые водой медные пластины или ползуны. По мере охлаждеются для сварки, резки, наплавки, поверхностной обработки, прошивки отверстий и других видов лазерной обработки различных конструкционных материалов. С помощью С02 — лазера производится резка как металлических материалов, так и неметаллических: слоистых пластиков, стеклотексто-лита, гетинакса и др. Лазерная сварка и резка обеспечивают высокие показатели качества и производительности.

www.avantcom.ru

Технология сварки плавлением

⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 7Следующая ⇒

Изучите классификацию способов сварки плавлением по виду источника теплоты.

Дуговая сварка. Это один из видов сварки плавлением, в котором источником тепла служит сварочная дуга - стабильный и управляемый электрический разряд в газовой среде. Дуга способна практически мгновенно расплавлять и перегревать до 2000. .. 2500°С небольшие участки металла заготовки. Уясните условия возбуждения и стабилизации дуги, ее электрические и тепловые свойства, способы управления мощностью.

При сварке стремятся к минимальному напряжению на дуге, поэтому регулирование мощности дуги производят изменением тока сварочного источника, управляя его вольт-амперной характеристикой.

Усвойте основные требования к источникам тока: легкое зажигание дуги и безопасность работы, что достигается напряжением холостого хода не более 60-70 В; стабильное горение дуги на заданном режиме; варьирование током; ограничение тока при коротком замыкании сварочной цепи. Для выполнения этих требований применяют источник переменного или постоянного тока с напряжением холостого хода 60... 70 В и падающей вольт-амперной характеристикой регулируемой кривизны.

Дуговая сварка классифицируется по степени автоматизации и способам зашиты шва от взаимодействия с атмосферой.

Литература: [1], разд. 5, гл. II. § 1-3.

Ручная дуговая сварка. В этом процессе сварщик управляет электродом, поддерживая заданную длину дуги, производя подачу электрода по мере его плавления и перемещения по заготовке. Уясните способы защиты металла шва от атмосферы, обеспечивающие качественное сваренное соединение.

При сварке плавящимся электродом наносят защитно-легирующие покрытия, которые при расплавлении образуют легкие шлаки, покрывающие металл шва и ванну вязкой пленкой, препятствующей окислению. В составе покрытий содержатся раскислители и легирующие добавки, которые восстанавливают оксиды в металле шва в период его контакта с жидким шлаком и легируют шов в целях повышения эксплуатационных свойств.

При дуговой сварке неизбежные колебания длины дуги не вызывают больших изменений сварочного тока из-за применения источников с крутопадающей вольт-амперной характеристикой.

Обратите внимание на принцип выбора типа, марки и диаметра электрода для сварки, а также допустимый режим сварки. Ток при ручной дуговой сварке подводят к одному концу электрода, а дуга горит у противоположного на расстоянии около 300...400мм. При чрезмерном токе возможен перегрев верхней части электрода джоулевым теплом. что вызывает отслаивание защитного покрытия и брак при сварке. Чтобы не допустить перегрева электрода, его диаметр выбирают зависимости от толщины свариваемого металла, а сварочного тока - по диаметру электрода. Изучите области применения этого способа сварки (материалы, толщины, типы конструкций). Способ эффективен при сварке коротких, прерывистых швов сложных траекторий, в труднодоступных местах, в различных пространственных положениях в условиях ремонта, в опытном производстве, монтаже и строительстве. При ручной сварке объем жидкого металла сварочной ванны незначителен и он может удерживаться на вертикальной стене или в потолочном положении за счет сил поверхностного натяжения. Недостатки способа: тяжелый ручной труд и низкая производительность.

Литература: [1], разд. 5, гл. II, § 4.

Автоматическая сварка под флюсом. Уясните, как обеспечивается начало процесса сварки, поддержание его на заданном режиме, зашита от атмосферы и роль сварщика. Наладку автомата при заданной толщине свариваемого металла производят наладчик, определяя ток, скорость сварки, напряжение на дуге, а также скорость подачи электродной проволока равную скорости ее плавления на данном режиме. Возможные случайные отклонения режима в процессе сварки устраняются автоматически по двум вариантам. В автомате с регулируемой скоростью подачи электродной проволоки, зависящей от напряжения на дуге, копируются действия сварщика. Автомат непрерывно сравнивает заданное напряжение (v3) на дуге с действительным (v д). Если v д < v3, скорость подачи электрода снижается, а если vд > v3 - увеличивается, что устраняет обрывы дуги или короткие замыкания. Автоматы с постоянной скоростью подачи электродной проволоки основаны на саморегулировании дуги, за счет чего при случайном увеличении длины дуги снижается сварочный ток и скорость плавления электрода восстанавливается до заданного режима. Саморегулирование дуги эффективно для большой плотности тока (большой ток или малый диаметр электрода). Качество процесса автоматической сварки обеспечивается правильным выбором марок проволоки для сварки (они имеют пониженное содержание примесей и обозначаются индексом "Св"), а также флюса. Общие требования к флюсу: при взаимодействии с металлом он должен давать шлак с меньшей, чем у металла, плотностью; не образовывать с ним промежуточных соединений; иметь большую усадку. Этим исключаются шлаковые включения в шве и достигается самопроизвольное отделение шлаковой корки от шва при остывании.

Рассмотрите особенности технологии сварки, уяснив, что при автоматической сварке токопровод близко расположен к дуге и можно использовать, не опасаясь перегрева, электроды диаметром 4 ... 5 мм и ток до 1600 А и достичь наибольшей производительности процесса сварки. Большая масса жидкой ванны не позволяет выполнять сварку в потолочном положении, а при сварке корневого шва требуются мероприятия по удержанию жидкой ванны (подладки, флюсовые подушки). Автоматическую сварку под флюсом целесообразно применять для однотипных узлов, имеющих протяженные прямолинейные и кольцевые швы - для листовых заготовок повышенной толщины (более 3 мм) из различных сталей, меди, титана, алюминия и их сплавов.

Литература: [1], разд. 5, гл. II. § 5.

Дуговая сварка в защитных газах. Уясните роль защиты зоны дуги газом, заключающуюся в оттеснении атмосферы воздуха из зоны горения дуги защитными газами с одновременным исключением их взаимодействия с металлом сварочной ванны шва.

Следует иметь в виду, что защитные газы могут быть инертными (аргон, гелий) и активными (углекислый газ, азот, водород). Инертные газы не вступают и реакцию с металлом электрода и сварочной ванны и не растворяются в нем. Поэтому химический состав шва идентичен составу свариваемого металла, что обеспечивает наиболее высокое качество сварных соединении. Важно усвоить, что инертные газы применяют при сварке легированных сталей и сплавов на основе титана, циркония, ниобия, алюминия, магния.

Для ряда сплавов качественные соединения получают при сварке в среде активных газов, которые могут вступать в химические реакции с металлом сварочной ванны. Так, большинство марок конструкционных сталей сваривают в среде углекислого газа. Попади в зону высоких температур дуги, он диссонирует с выделением атомарного кислорода. Для зашиты от окисления применяют сварочную проволоку с повышенным содержанием кремния и марганца (1-2%), которые способны восстановить оксид железа; при этом продукты реакции всплывают на поверхность шва в виде шлака.

Сварку в среде защитных газов осуществляют плавящимся или неплавящимся электродом. В последнем случае электрод изготавливают из вольфрама, а для зашиты используют инертные газы. Сварку выполняют вручную, на полуавтоматах и автоматах.

Стабилизация процесса сварки плавящимся электродом в защитных газах обеспечивается саморегулированием дуги при постоянной скорости подачи электрода. При этом применяют электродную проволоку малых диаметров (1 ... 3 мм), повышенные значения тока и источники с жесткой или возрастающей характеристикой. В этих условиях короткие замыкания между электродом и заготовкой не опасны для источника тока, так как электродная проволока малого диаметра играет роль плавкого предохранителя.

При сварке в защитных газах сварочная ванна охлаждается быстрее, так как объем ее мал. Это позволяет, в отличие от сварки под флюсом, производить сварку в защитных газах в потолочном и вертикальном положении. Например, возможна сварка встык невращающихся труб за счет движения автоматической сварочной головки вокруг стыка трубы.

Литература: [1], разд. 5, гл. II, § 6.

Сварка и обработка материалов плазменной струей. При этом методе сварки источником теплоты служит струя газа, ионизированного в дуге, которая, соударяясь о менее нагретое тело, деионизируется с выделением большого количества теплоты, позволяющим считать ее вторичным источником. Температура плазменной струи зависит от степени ионизации газа. Для ионизации используют столб сжатой дуги, т.е. дуги, горящей в узком канале, через который под давлением продувают газ (аргон, азот, водород), дополнительно увеличивающий степень ее вжатия, В этих условиях температура газа в столбе дуги достигает 30000°С, что по сравнению со свободно горящей дугой резко увеличивает степень ионизации и температуру газа, выходящего из канала с большой скоростью в виде струи. Этот источник теплоты имеет высокую концентрацию тепловой энергии и обладает защитными свойствами. Струя плазмы используется в двух вариантах: в совмещении с дугой (при термической резке) и обособленно от дуги (при сварке, наплавке, напылении). Последний вариант пригоден для обработки токонепроводящих материалов.

Литература:[1], разд. 5, гл. II, в 7.

Электрошлаковая сварка. Рассмотрите сущность процесса и его отличия от сварки под флюсом. Для начала процесса необходима шлаковая ванна, которую получают с помощью сварочной дуги. Подавая флюс в дугу, создают значительный слой электропроводного жидкого шлака. После создания слоя жидкого шлака дуга погружается в него, удлиняется и становится неустойчивой. Это приводит к прекращению дугового разряда и замыканию сварочной пени через жидкий шлак, подогреваемый джоулевым теплом при прохождении через него электрического тока. Плавление электронной проволоки, подаваемой и сварочную ванну, обеспечивается теплотой перегреваемого шлака. Теплота расходуется и на оплавление кромок спариваемых заготовок по всей толщине. Следовательно, в электрошлаковом процессе источником теплоты является шлаковая ванна. Источник теплоты является распределенным в отличие от сосредоточенного источника - дуги. За счет применения такого источника обеспечивается возможность сварки за один проход заготовок большой толщины и достижение высокой производительности. Процесс сварки возможем при вертикальном расположении шва; скорость процесса сварки 1...5м/ч а производительность тем выше, чем больше толщина свариваемых заготовок.

Электрошлаковую сварку применяют для соединения толстолистовых (более 20 мм) заготовок, отливок поковок и слитков из чугуна, стали, медных, никелевых, титановых и алюминиевых сплавов. Возможно выполнение стыковых (прямолинейных и кольцевых) швов, наплавов, а также тавровых швов при изготовлении крутых гидроцилиндров, станин прессов и крупных узлов оборудования тяжелого машиностроения.

Литература: [1], разд. 5, гл. II, § 8.

Сварка электронным лучом. Процесс относится к сварке плавлением. В отличие от дуговых методов сварки выполняется в глубоком вакууме, где мало ионов, переносящих электрические разряды. Поэтому в вакууме дуговой электрический заряд неустойчив. Для сварки в вакууме с давлением 1,33 • 10-8 ... 1,33 • 10-10 МПа в качестве источника теплоты используют поток ускоренных электронов. Скорость электронов равна примерно половине скорости света, что достигается высоким напряжением (40. .. 150 кВ) между катодом и заготовкой (анодом). Электроны, излучаемые с катода, разгоняются, концентрируются в луч и бомбардируют металл, выделяя при торможении теплоту за счет перехода кинетической энергии в тепловую. Важно отметить, что энергию луча можно концентрировать на весьма малой плошали в глубине металла, где происходит торможение основного потоки электронов. Это обеспечивает весьма высокую проплавляющую способность луча, позволяющую сваривать заготовки толщиной до 50 мм за сами проход без разделки кромок и получать швы минимальной ширины, что исключает искажение формы заготовок при сварке. Сварка электронным лучом применима для заготовок, размещаемых в камере, и обеспечивает наиболее високос качество соединений любых металлов, в том числе тугоплавких, легко окисляемых при повышенных температурах.

Литература: [1], разд. 5, гл. II, § 9.

Лазерная сварка. При лазерной сварке источником теплоты для расплавления свариваемых кромок служит узконаправленный монохроматичный световой луч, который способен нагревать металл и другие непрозрачные материалы. Основные достоинства лазерной сварки: высокая локальность пятна нагрева, равного диаметру электронного луча, но не требующая вакуумной среды. Лазерную сварку ведут в воздушной среде, а для зашиты металла от окисления используют струйные способы газовой защиты. Лазерную сварку применяют в промышленности для сварки тонколистовых конструкций из разных конструкционных сплавов, в том числе и ограниченно свариваемых другими методами.

Литература: [1], разд. 7, § 6.

Термическая резка. Под термической резкой понимают местное удаление материала заготовки по траектории реза. По механизму удаления различают химический процесс окисления нагретого металла кислородом и перевода его в легкоплавкие оксиды, удаляемые из зоны реза, а также электромеханический процесс нагрева до расплавления и выдувания жидкого металла из зоны реза. К первому относят газокислородную резку, а ко второму - дуговую, плазменную, электронно-лучевую и лазерную.

Литература: [1], разд. 5, гл. II, § 11.

Термомеханическая сварка

Изучите классификацию способов сварки по характеру термомеханическоговоздействия на заготовки и видам энергии.

Контактная сварка. Контактная сварка наиболее распространенный способ сварки давлением, где нагрев металла производят теплотой, выделяемой при контакте двух заготовок при протекании через них электрического тока. Теплота интенсивнее выделяется в зоне сварки, т.е. месте контакта между заготовками, так как эта зона имеет наибольшее электросопротивление. Главное требование к нагреву - обеспечение совместной пластической деформаций свариваемых заготовок.

Уясните, почему стыковую, точечную и роликовую сварку называют контактной и в чем различие этих процессов.

Стыковой сваркой сваривают заготовки компактных сечений (рельсы, прутки, трубы). Торцы заготовок нагревают, а затем сжимают для обеспечения совместной пластической деформации. Сварку ведут двумя способами: сопротивлением и оплавлением.

Сварку сопротивлением применяют при соединении небольших заготовок из однородных сплавов, с обработанными и очищенными торцами и подгонкой их по площади поперечного сечения в месте сварки.

Сварку оплавлением применяют при соединении крупных заготовок различных поперечных сечений из любых сплавов без предварительной обработки торцов. Нагрев ведут до полного оплавления торцов. При последующем сжатии жидкий металл с оксидами и загрязнениями выдавливается из зоны сварки, а в совместной пластической деформации участвуют нагретые слои свариваемых металлов.

Точечная и роликовая сварка предназначена для соединения листовых заготовок. Края заготовок, собранные внахлестку, сжимают электродами и нагревают проходящим электрическим током. Максимальный нагрев достигается в местах контакта между листами заготовок. Это приводит к частичному расплавлению заготовок по толщине и образованию литого ядра сварной точки. Вытеканию жидкого металла препятствует сжатие листов электродами. Давление способствует получению плотного металла в сварной точке, несмотря на усадку жидкого металла при кристаллизации.

Оборудование для роликовой сварки отличается от точечной формой электродов. Роликовая сварка обеспечивает получение герметичного непрерывного шва за счет последовательного образования, перекрещивающихся точечных соединений. Уясните, почему электроды не привариваются к заготовкам и из какого материала их изготавливают. Одной из причин брака является расплавление листов в месте, сварки на всю толщину. При этом происходит выброс лишнего металла из-под электродов. С этих позиций следует рассматривать трудности при сварке ультратонких заготовок, связанных с нестабильностью качества сварки, а также способ их преодоления за счет конденсаторной сварки.

Изучите устройство машин для контактной сварки (для односторонней и двусторонней точечной сварки, одноточечные и многоточечные), назначение узлов машин и возможности механизации процесса.

Рассмотрите подготовку заготовок под сварку и их сборку, технологические возможности процессов и характерные области применения (материалы, толщины, типы конструкций). Выбор типа машины для контактной сварки и ее мощность зависят от размеров и формы заготовок, а также от теплопроводности и электросопротивления материала.

Литература: [1], разд. 5, гл. III. § 1-6.

Сварка трением и газопрессовая сварка. Эти способы относят к сварке давлением, но они различаются источниками теплоты. Надо выявить преимущества способов по сравнению с контактной стыковой сваркой, особенности процессов и рациональные области применения. Для сварки трением одна из заготовок должна иметь ось крашения.

Положительной стороной газопрессовой сварки является более плавный, чем при контактной сварке, режим нагрева и охлаждения и защита от окисления газовым пламенем. Поэтому она пригодна для сварки особо крупных заготовок. Важно, что при этом не требуется электроэнергии, что позволяет применять се при ремонтных и других работах в полевых условиях.

Литература: [1], разд. 5, гл. III. § 8- 10.

Диффузионная сварка в вакууме. Сущность процесса состоит в диффузииатомов соединяемых элементов, при которой на границе контакта двух деталейобразуются новые зерна, принадлежащие одновременно каждой из соединяемыхзаготовок. Температура нагрева металла такова, что он остается в твердом состоянии, но скорость диффузионных процессов наибольшая; давление ниже пределатекучести - для обеспечения физического контакта при сохранении форм заготовок; наличие вакуума - для зашиты от окисления. Этот способ позволяет получать соединения по большой контактной поверхности и без существенной пластической деформации; применяется для получения биметаллических, заготовок;соединения металлов с неметаллами.

Литература: [1], разд. 5. гл. III, § 11.

4. Механическая сварка

Ультразвуковая сварка. Способ применяют при сварке металлов и пластмасс. Металлические листовые заготовки сжимают и сообщают одной из них возвратно-поступательное перемещение вдоль плоскости сварки с ультразвуковой частотой. Сварка осуществляется за счет разрушения оксидных пленок при скольжении и совместной деформации заготовок. Нагрев при этом не превышает 200... 300°С. Способ пригоден для тонколистовых заготовок, в том числе для сварки после окончательной упрочняющей обработки.

Пластмассы сваривают при колебаниях инструмента, направленного перпендикулярно свариваемым поверхностям. При этом заготовки размягчаются за счет нагревания при рассеивании упругих колебаний у поверхности контакта. Способ позволяет сваривать заготовки различных толщин: пленки и листы толщиной 5. .. 20 мм из термопластичных материалов.

Литература: [1].разд. 5. гл. III. § 9.

ГОСТ 11969-79 Сварка плавлением. Основные положения и их обозначения

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

СВАРКА ПЛАВЛЕНИЕМ

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И ИХ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ГОСТ 11969-79 (СТ СЭВ 2856-81)

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО УПРАВЛЕНИЮ КАЧЕСТВОМ ПРОДУКЦИИ И СТАНДАРТАМ

Москва

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

СВАРКА ПЛАВЛЕНИЕМ

Основные положения и их обозначения

Fusion welding. Basic positions and their designations

ГОСТ 11969-79*

( CT СЭВ 2856-81)

Взамен 11969-66

Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 19 апреля 1979 г. № 1438 срок действия установлен

с 01.01.80

Несоблюдение стандарта преследуется по закону

1. Настоящий стандарт распространяется на сварные швы, выполняемые сваркой плавлением как в один, так и в несколько слоев, и устанавливает основные положения сварки и их обозначения.

Стандарт полностью соответствует CT СЭВ 2856-81.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

2. Положение сварки определяется углом наклона продольной оси шва a и углом поворота поперечной оси шва b относительно их нулевых положений.

3. Основные положения сварки и их обозначения приведены в таблице.

Наименование основных положений	Обозначение	Тип сварного шва		a град (пред откл. ±10°)	b град. (пред. откл. ±10°)
Наименование основных положений	Обозначение	угловой	стыковой	a град (пред откл. ±10°)	b град. (пред. откл. ±10°)
В лодочку	Л		-	0	0
Нижнее	Н			0	45
Нижнее	Н				0
Полугоризонтальное	Пг				45
Горизонтальное	Г				90
Полувертикальное	Пв			45	-
Вертикальное	В			90	-
Полупотолочное	Пп			0	135
Полупотолочное	Пп			135	-
Потолочное	П			0	180

4. При выполнении многослойных швов в разных положениях обозначения основных положений сварки следует относить к каждому слою в отдельности.

5. Положения сварки, не охваченные настоящим стандартом, обозначаются величинами углов a и b.

6. Направление сварки обозначается стрелкой после букв, обозначающих положение сварки. Например, при сварке на спуск острие стрелки направлено вниз «В ¯», а при сварке на подъем - вверх «В ».

7. Термины, применяемые в стандарте, и их определения даны в приложении.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Справочное

Термин	Определение
Продольная ось сварного шва	Геометрическое место центров тяжести поперечных сечений сварного шва 01 - черт. 1

	Черт. 1
Поперечная ось сварного шва	Перпендикуляр, проведенный из центра тяжести поперечного сечения сварного шва к отрезку прямой, который соединяет крайние точки кривой, образующей наружную поверхность шва 0 II - (см. черт. 1)
Нулевое положение продольной оси сварного шва	Положение, при котором продольная ось шва находится в горизонтальной плоскости 0 I 0 - черт. 2

	Черт. 2
Нулевое положение поперечной оси сварного шва	Положение, при котором поперечная ось шва находится в вертикальной плоскости 0 II 0 - черт. 3

	Черт. 3
Угол наклона сварного шва a	Угол, который образует продольная ось шва со своим нулевым положением (см. черт. 2)
Угол поворота сварного шва b	Угол, который образует поперечная ось шва со своим нулевым положением (см. черт. 3).