Сварка элементов оборудования работающего под давлением. Сварка под давлением
Сварка давлением - виды и характеристика процесса
Высокая энергоемкость традиционных видов сварки металлов и сплавов вынуждает разрабатывать альтернативные способы неразъемного соединения деталей. К их числу относится сварка давлением. Она основана на известных физических зависимостях интенсивности диффузионных процессов в металлах, которые происходят под внешними силовыми воздействиями.
Суть технологии пластической сварки
Суть диффузионных процессов изучается в материаловедении. Как известно, при длительном контакте двух физических тел, в приграничных зонах начинают происходить процессы взаимного внедрения атомов одного элемента в другой, одних материальных частиц — в смежные. При обычных условиях (комнатные температуры, отсутствие внешнего усилия) такие процессы происходят чрезвычайно медленно, и только в приконтактных слоях. Зато такие изменения — необратимы и характеризуются весьма высокой прочностью. Установлено, что при повышении температуры и, особенно, усилия соединения двух деталей, интенсивность взаимной диффузии резко возрастает. Главное же заключается в том, что в приграничной диффузионной зоне равномерность составляющих настолько велика, что физико-механические свойства металлов положительно выделяются своей равномерностью. Таким образом, привычного понятия «зона сварного шва» при такой диффузионной сварке практически не существует.
Сварка давлением основывается на положениях именно вышеуказанной теории диффузии. Схема процесса заключается в следующем. При обычной температуре (хотя имеются промышленные установки, которые функционируют и при отрицательных температурах, главное — чтобы при этом обеспечивалась необходимая подвижность атомов) производится направленное деформирование двух смежных поверхностей. При этом должно быть обеспечено как минимум плоское напряженно-деформированное состояние, при котором произойдет диффузионное внедрение части одного металла/сплава в другой.
Сварка давлением особо эффективна для деталей из алюминия, меди, свинца, а также нержавеющих сталей, которые содержат значительный процент легирующих элементов. В частности, при помощи сварки давлением алюминиевых сплавов можно значительно снизить трудоемкость получения соединения неразъемного соединения, поскольку обычная сварка алюминия возможна лишь под слоем флюса.
Обязательными условиями для качественной сварки металлов давлением являются:
- Тщательная очистка места соединения от жировых и масляных пятен, окалины и прочих веществ со сложным химическим составом, которые не имеют ярко выраженной кристаллической структуры.
- Постепенность нарастания усилия, вследствие чего вначале образуется деформация приконтактных слоев, а затем начинают происходить сами диффузионные процессы.
- Равномерность внешних температурных условий, особенно для легкоплавких сплавов. При этом повышение внешней температуры не обязательно.
- Склонность свариваемых таким образом металлов к образованию так называемых интерметаллидов — химических соединений одного металла с другим. Данное условие обеспечивается при наличии в составе стали хрома, кобальта, вольфрама и молибдена. Вместе с тем, никель интерметаллидов не образует, поэтому холодная пластическая сварка никеля с никелем малопрочна.
Таким образом, при наличии некоторых ограничений по химсоставу свариваемых деталей, сварка давлением отличается простотой технического решения и меньшими энергетическими затратами.
Последовательность образования соединения
По достижении определенного давления в приповерхностных слоях заготовок начинаются деформационные процессы. При этом изменяются (уменьшаются) размеры кристаллической решетки, а атомы переходят с одного энергетического уровня на другой, в результате чего их подвижность существенно возрастает. Образуются прочные химические связи. Чем больше в микроструктуре металла разнородных атомов, тем эти связи прочнее. Поэтому предел прочности соединенных таким образом деталей из нелегированной стали при тех же рабочих параметрах усилия и времени ниже, чем для легированных.
На качество сварки давлением влияют также:
- Характер нарастания усилия: при вибрационной нагрузке прочность соединения возрастает, поскольку сообщаемая при этом атомам энергия заметно выше.
- Степень деформации: для высокопластичных металлов и сплавов — алюминия, олова, свинца — производительность сварки увеличивается.
- Температура: термомеханическая сварка давлением, основанная на одновременном воздействии давления и температуры, позволяет соединять таким образом даже высоколегированные стали, которые обычной сварке поддаются с трудом.
Вместе с тем на сварку давлением не влияют наличие металлических пленок, которые образуются, например, после поверхностного легирования деталей. Поэтому рассматриваемый процесс можно выполнять на завершающих операциях технологического процесса.
Сварочные процессы с применением давления выполняют по следующим схемам:
- Точечной, при которой силовой контакт соединяемых деталей выполняется не по всей поверхности их соприкосновения;
- Шовной, когда деформация происходит по всей линии контакта;
- Торцевой, когда деформирующее усилие прикладывается к стыку соединяемых изделий.
Последовательность всех вариантов выполнения примерно одинакова и состоит в следующем. Очищенные от загрязнений детали накладываются на рабочий стол встык или внахлестку между верхним (подвижным) и нижним (неподвижным) пуансонами оборудования. Иногда, с целью сохранения исходной геометрии стыка, на деталях выполняются технологические выступы, которые ликвидируются в процессе последующего деформирования пуансонами. Детали фиксируются при помощи механизма прижима. Устанавливается (в зависимости от прочностных параметров материала) требуемая глубина внедрения подвижного пуансона в металл. При включении привода перемещения пуансоны внедряются в металл с обеих сторон места соединения или стыка и выдерживаются некоторое время под давлением. С целью исключить коробление остальных частей соединения, его прижимают к опорной поверхности стола усилием, при котором создаются только упругие деформации.
Обязательным условием проведения качественной сварки давлением является наличие минимальных зазоров между пуансонами и направляющими их конструкциями, поскольку, в противном случае, металл может затекать в такие зазоры, снижая тем самым усилие деформирующего прижима. В результате кольцевая зона вокруг пуансонов может иметь пониженную прочность соединения.
Геометрия сварного стыка зависит только от формы пуансона. Таким образом можно получать различные фигурные соединения: звездочкой, крестом, ромбом и т.д.
Технология холодной пластической сварки проста, отличается высокой производительностью и многообразием конфигураций сварных стыков.
Термокомпрессионная сварка
Распространенной разновидностью сварки давлением является термокомпрессионная сварка, при которой свариваемые изделия дополнительно еще и нагреваются. Нагрев сокращает стадию выдержки изделий под давлением, поскольку увеличивает подвижность атомов кристаллической решетки.
Термокомпрессия на практике реализуется так. Подлежащие соединению заготовки нагреваются в печи со сниженным процентным содержанием кислорода (еще более эффективен нагрев в среде инертных газов), после чего незамедлительно помещаются в рабочую зону сварочного приспособления. Дальнейшие переходы происходят так же, как и в вышеописанных случаях.
Термокомпрессионная сварка особенно эффективна в следующих случаях:
- На производстве отсутствует производственное оборудование, кинематика действия которого не предполагает фазу выстоя пуансонов в крайнем рабочем положении.
- Одновременно со сваркой требуется увеличить прочность стыка за счет проведения термомеханического упрочнения.
- Для сварки алюминия. В обычных условиях на поверхности алюминия и большинства его сплавов быстро формируется окисная пленка, свойства которой затрудняют формирование качественного соединения.
Термомеханические виды сварки более распространены для соединения массивных деталей, для чего требуется повышенная прочность мест стыка.
Для термокомпрессионной сварки в качестве основного производственного оборудования часто используют однопозиционные горячештамповочные автоматы. Эти машины имеют встроенный индукционный нагреватель, а потому потери температуры при переносе заготовок из печи к рабочей зоне отсутствуют.
В остальных случаях сварка давлением выполняется либо на кривошипно-коленных, либо на гидравлических прессах. Первые используются при соединении высокопластичных металлов, вторые — для более прочных. В качестве инструментальной оснастки используются модернизированные штампы, в которых отсутствует матрица, зато предусмотрен прижим вокруг всей зоны соединения.
Для рассмотренной технологии неразъемных соединений не требуется специализированного оборудования и инструмента, а процессы легко поддаются механизации.
wikimetall.ru
Сварка элементов оборудования работающего под давлением
Для выполнения сварки должны применяться исправные установки, аппаратура и приспособления, обеспечивающие соблюдение требований технологической документации.
При доизготовлении на месте эксплуатации, монтаже, ремонте, реконструкции оборудования под давлением должна применяться технология сварки, аттестованная в соответствии с требованиями настоящих ФНП.
К производству работ по сварке и прихватке элементов оборудования, предназначенных для работы под давлением, допускают сварщиков, имеющих удостоверение на право выполнения данных сварочных работ. Сварщики должны выполнять сварочные работы только тех видов, к проведению которых согласно удостоверению они допущены.
Сварщики и специалисты сварочного производства, привлекаемые к работам по ремонту, монтажу, реконструкции (модернизации) оборудования под давлением, должны пройти в установленном порядке аттестацию в соответствии с Правилами аттестации сварщиков и специалистов сварочного производства.
Персонал, осуществляющий неразрушающий контроль качества сварных соединений, должен в установленном порядке пройти аттестацию.
Работники должны владеть приемами оказания первой помощи пострадавшим при несчастных случаях.
Руководство работами по сборке, сварке и контролю качества сварных соединений должно быть возложено на специалиста, прошедшего в установленном порядке аттестацию.
Сварные соединения элементов, работающих под избыточным давлением, с толщиной стенки более 6 мм подлежат маркировке (клеймению), позволяющей установить фамилию сварщика, выполнившего сварку. Система маркировки указывается в технологической документации.
Необходимость и способ маркировки сварных соединений с толщиной стенки 6 мм и менее устанавливается требованиями технологической документации. Способ маркировки должен исключать наклеп, подкалку или недопустимое утонение толщины металла и обеспечить сохранность маркировки в течение всего периода эксплуатации оборудования.
Сварочные материалы, применяемые для сварки оборудования под давлением, при его монтаже, ремонте, реконструкции должны соответствовать требованиям проектной документации и Руководства (инструкции) по эксплуатации.
Если сварное соединение выполнялось несколькими сварщиками, то на нем должны быть поставлены клейма каждого сварщика, участвовавшего в его выполнении, в порядке, установленном в технологической документации.
Если все сварные соединения данного оборудования выполнены одним сварщиком, то маркировку каждого сварного соединения допускается не производить. В этом случае клеймо сварщика следует ставить около фирменной таблички или на другом открытом участке оборудования и место клеймения заключить в рамку, наносимую несмываемой краской. Места клеймения должны быть указаны в паспорте оборудования.
Применение при монтаже, ремонте и реконструкции (модернизации) оборудования под давлением полуфабрикатов, изготовленных из новых материалов, допускается на основании результатов исследований (исследовательской аттестации), выполненных научно-исследовательской организацией, подтверждающих обеспечение безопасных эксплуатационных параметров, а также положительного опыта их применения при изготовлении оборудования под давлением.
Контроль сварных соединений. Исправление дефектов сварного соединения
При доизготовлении на месте эксплуатации, монтаже, ремонте, реконструкции оборудования под давлением должна применяться система контроля качества сварных соединений, гарантирующая выявление недопустимых дефектов, высокое качество и надежность эксплуатации этого оборудования и его элементов.
Контроль качества сварных соединений должен быть проведен в порядке, предусмотренном проектной и технологической документацией.
Визуальному осмотру и измерениям подлежат все сварные соединения с целью выявления следующих дефектов:
а) трещин всех видов и направлений;
б) свищей и пористости наружной поверхности шва;
в) подрезов;
г) наплывов, прожогов, незаплавленных кратеров;
д) отклонений по геометрическим размерам и взаимному расположению свариваемых элементов;
е) смещения и совместного увода кромок свариваемых элементов свыше предусмотренных норм;
ж) несоответствия формы и размеров шва требованиям технологической документации;
з) дефектов на поверхности основного металла и сварных соединений (вмятин, расслоений, раковин, непроваров, пор, включений и т.п.).
Ультразвуковую дефектоскопию и радиографический контроль проводятся в целях выявления в сварных соединениях внутренних дефектов (трещин, непроваров, шлаковых включений и т.п.).
Метод контроля (ультразвуковой, радиографический, оба метода в сочетании) выбирается исходя из возможности обеспечения наиболее полного и точного выявления дефектов конкретного вида сварных соединений с учетом особенностей физических свойств металла и данного метода контроля.
Объем контроля для каждого конкретного вида оборудования под давлением устанавливается, исходя из требований соответствующих руководств по безопасности и указывается в технологической документации.
Сварные соединения не должны иметь внешних или внутренних дефектов (повреждений), которые могут повлиять на безопасность оборудования. Минимальные значения механических характеристик сварных соединений оборудования должны быть не ниже минимальных значений механических характеристик соединяемых материалов.
Элементы оборудования, собираемые вместе, должны обеспечивать безопасность оборудования и соответствовать его назначению. Все неразъемные или сварные соединения элементов оборудования должны быть доступны для неразрушающего контроля.
Контроль качества монтажа (доизготовления) должен быть подтвержден удостоверением о качестве монтажа.
Удостоверение о качестве монтажа должно составляться организацией, производившей монтаж, подписываться руководителем этой организации, а также руководителем организации – владельца смонтированного оборудования под давлением и скрепляться печатями.
Организация, некачественно выполнившая монтаж (доизготовление), ремонт, реконструкцию оборудования под давлением несет ответственность в соответствии с действующим законодательством.
Недопустимые дефекты, обнаруженные в процессе монтажа (доизготовления), реконструкции, ремонта, испытаний должны быть устранены с последующим контролем исправленных участков.
Технология устранения дефектов устанавливается технологической документацией. Отклонения от принятой технологии исправления дефектов должны быть согласованы с ее разработчиком.
Методы и качество устранения дефектов должны обеспечивать необходимую надежность и безопасность работы оборудования.
Удаление дефектов следует проводить механическим способом с обеспечением плавных переходов в местах выборок. Максимальные размеры и форма подлежащих заварке выборок устанавливаются технологической документацией.
Разрешается применение способов термической резки (строжки) для удаления внутренних дефектов с последующей обработкой поверхности выборки механическим способом.
Полнота удаления дефектов должна быть проконтролирована визуально и методом неразрушающего контроля (капиллярной или магнитопорошковой дефектоскопией либо травлением).
Выборка обнаруженных мест дефектов без последующей заварки разрешается при условии сохранения минимально допустимой толщины стенки детали в месте максимальной глубины выборки и подтверждением расчетом на прочность.
Если при контроле исправленного участка будут обнаружены дефекты, то должно быть проведено повторное исправление в том же порядке, что и первое.
Исправление дефектов на одном и том же участке сварного соединения разрешается проводить не более трех раз.
В случае вырезки дефектного сварного соединения труб и последующей вставки в виде вварки отрезка трубы два вновь выполненных сварных соединения не считаются исправленными.
primtrud.ru
| Рекомендуем приобрести: Установки для автоматической сварки продольных швов обечаек - в наличии на складе! Высокая производительность, удобство, простота в управлении и надежность в эксплуатации. Сварочные экраны и защитные шторки - в наличии на складе! Защита от излучения при сварке и резке. Большой выбор. Доставка по всей России! При изготовлении сосудов приходится выполнять прямолинейные, кольцевые и круговые стыковые швы. В зависимости от толщины стенок приемы выполнения каждого из них имеют свои особенности; разнообразна и применяемая оснастка. Швы тонкостенных сосудов, как правило, выполняют в среде защитных газов. Сборку рекомендуется производить с помощью зажимных приспособлений — надежное прижатие свариваемых кромок к подкладке позволяет выполнять одностороннюю сварку в приспособлении без прихватки. При сборке и сварке прямолинейных швов между листами и продольных швов обечаек равномерное и плотное прижатие кромок к подкладке осуществляется зажимными приспособлениями клавишного типа. Усилие прижатия обычно составляет 300—700 Н на 1 см длины шва и создается гидравлическим или пневматическим устройством (рис. 15.17). На верхнем основании жесткого каркаса закреплен ложемент 6 с подкладкой 5. Прижим свариваемых кромок осуществляют раздельно для каждого листа через набор клавиш 3, укрепленных на балках 1. Давление на клавиши передается пневмошлангами 2 и регулируется редуктором. Установка и прижатие листов производятся в такой последовательности: поворотом эксцентрикового валика 7 из подкладки выдвигаются фиксаторы 4, после чего до упора в них (справа по рисунку) заводится листовая заготовка и зажимается подачей воздуха в шланг. Затем фиксаторы убираются и до упора в кромку заготовки устанавливается другая заготовка и зажимается подачей воздуха в шланг 2. При сборке и сварке продольных стыков обечаек основание приспособления выполняют в виде консоли, прижимные балки с клавишами закрепляют к ним одним концом жестко, а другим концом — посредством откидных болтов. Продольные швы вызывают нарушение прямолинейности образующих тонкостенных обечаек и уменьшение кривизны в зоне шва в поперечном сечении (рис. 15.18). Для исправления таких сварочных деформаций широко используют прокатку роликами. При выполнении кольцевых стыков тонкостенных сосудов из материалов, мало чувствительных к концентрации напряжений, используют остающиеся подкладные кольца, которые облегчают центровку кромок и их одностороннюю сварку. Для ряда высокопрочных материалов такой прием оказывается неприемлемым. В этом случае кольцевые стыки собирают и сваривают на съемных подкладках разжимных колен. Однако надо учитывать, что из-за подогрева кромок впереди сварочной дуги они расширяются и отходят от подкладного кольца в радиальном направлении, что может приводить к смещению кромок или образованию домика. В тонкостенных сосудах, работающих иод давлением, смещение кромок в стыковом шве — опасный концентратор, и при изготовлении необходимо принимать меры по их предотвращению или устранению. Для прижатия кромок можно применять наружные стяжные ленты, однако их приходится располагать на некотором расстоянии от оси стыка и перемещения предотвращаются лишь частично. Более эффективно оказывается прижатие кромок к подкладкам роликом, перекатывающимся по поверхности стыка непосредственно передсварочной дугой. Прижим не дает возможности кромкам оторваться от поверхности подкладного кольца в месте образования сварного соединения. Приспособление для прижатия кромок обечаек (рис. 15.19) закреплено на консоли сварочной головки. Прижимные ролики опираются на обе свариваемые кромки, выравнивая их и прижимая к подкладному кольцу с помощью пружины. Для сварки стыка обечаек можно использовать также схему, при которой стык выполняется изнутри обечайки. В этом случае зона кольцевого шва охватывается жестким бандажом, вращающимся при сварке вместе с изделием, а сварка первого прохода выполняется изнутри обечайки. Напряжения сжатия, возникающие в зоне нагрева, стремясь увеличить длину свободной кромки стыка, прижимают ее к наружному кольцу бандажа. Деформации от кольцевого шва для большинства материалов уменьшают диаметр обечайки. Такое сокращение зоны шва хорошо поддается исправлению прокаткой роликами. При сварке алюминиевых сплавов диаметр обечайки в зоне кольцевого шва, выполненного на подкладном кольце, может оказаться не только не меньше, но даже больше первоначального размера. Рассмотренный выше прием прижатия кромок к подкладному кольцу роликом, расположенным перед сварочной головкой (рис. 15.19), позволяет практически полностью предотвратить такое увеличение диаметра при сварке стыков обечаек из алюминиевых сплавов. Особое внимание приходится уделять конструктивному оформлению и технологии выполнения замыкающего кольцевого шва сосуда. При наличии лазовых отверстий или патрубков значительного размера внутрь сосуда можно ввести разборное разжимное кольцо. В этом случае одностороннюю сварку замыкающего шва выполняют на съемной подкладке по обычной технологии. Задача усложняется, если размеры отверстий патрубков малы. Если остающееся подкладное кольцо является слишком резким концентратором и его использовать нельзя, то приходится осуществлять одностороннюю сварку на весу. Соединение элементов арматуры (фланцы, штуцера) со стенкой сосуда обычно делают стыковым, допуская соединение угловыми швами или рельефной сваркой только для материалов, мало чувствительных к концентрации напряжений. Стыковые круговые швы выполняют односторонней сваркой на подкладке с канавкой. Вид сборочно-сварочной оснастки и конструктивное оформление стыка определяются необходимостью плотного прижатия кромок к подкладке, предотвращения их перемещений в процессе сварки и устранения сварочных деформаций, приводящих к местному искажению формы оболочки в зоне шва. В зависимости от формы поверхности стенки сосуда (сферической или цилиндрической), материала и толщины свариваемых элементов конструктивно-технологические решения могут быть различными. Так, например, при вварке фланца в сферический сосуд из алюминиевого сплава АМг6 целесообразно использовать соединение с буртиком, показанное на рис. 15.20. Технологический буртик предназначен для передачи усилия прижатия фланца на оболочку, обеспечения их соосности и повышения жесткости кромки фланца. Наличие буртика позволяет упростить прижимное приспособление, так как усилие прижатия прикладывается только к фланцу, и предотвратить смещение кромок в процессе сварки, а также уменьшить местные искажения формы оболочки, возникающие в результате усадки кругового шва. При небольших размерах сосуда или того элемента, в который вваривается деталь арматуры, сварку кругового шва целесообразно осуществлять неподвижной сварочной головкой при вращении приспособления с закрепленным свариваемым стыком. При вварке арматуры в узел значительных размеров круговой шов более удобно выполнять сварочной головкой, перемещающейся по поверхности элемента оболочки, закрепленного неподвижно. В крупносерийном производстве тонкостенных сосудов (тормозные резервуары, пропановые баллоны) для выполнения сборочно-сварочных операций применяют специальные полуавтоматические установки. В них для сборки и сварки продольного стыка обечайки необходимо выполнять следующие операции: приемку обечайки, ориентирование стыка, прижатие его к подкладке симметрично относительно формующей проплав канавки, выполнение шва, освобождение обечайки от зажатия и ее сброс. Наиболее сложной для автоматизации операцией является ориентирование. Если эту операцию выполняет рабочий, то установка значительно упрощается и это является причиной отказа от применения полностью автоматизированных устройств. На такой установке (рис. 15.21) сборочную и сварочную операции можно выполнять на разных позициях, связанных транспортирующим устройством, например планшайбой 1 с шаговым поворотом, на которой закреплены консольные балки 2, 6, 9, несущие сварочную подкладку. От обечаек, расположенных на наклонном накопителе 5, отсекателем 7 отделяется одна и окатывается на приемное место 10 тележки 8. При движении этой тележки обечайка надвигается на консоль 6 планшайбы, находящейся в положении приема, опускается на нее, а тележка отходит в исходное положение. Оператор ориентирует одну из кромок вдоль оси канавки 12 подкладки и фиксирует ее вакуумными присосками 13, вторую кромку устанавливают впритык к первой. Сборочная операция завершается установкой заходных планок (если это необходимо) и нажатием кнопки, снимающей ограничение автоматического включения шагового поворота. Точная установка стыка под сварочную головку обеспечивается конусным фиксатором 4, который одновременно используется для поддержания конца консольной балки 2 при зажатии кромок обечайки клавишными прижимами 11 балки портала 3. Операция сварки в этом случае может осуществляться без участия оператора. По ее окончании клавишные прижимы и фиксатор отходят и поворот планшайбы 1 (рис. 15.21,а) переносит сваренную обечайку на позицию съема, где она подхватывается приемным устройством тележки. Другая полуавтоматическая установка, предназначенная для сборки и сварки обечайки тормозного баллона с днищами, работает на ЗИЛе. Отбортовка днища имеет конусную поверхность, что облегчает механизацию сборочной операции. На рис. 15.22,а можно ввдеть расположение захватов, закрепленных на валу с шаговым поворотом на 90°. Ориентирование и подача обечайки и двух днищ на позицию 1 производится оператором, остальные операции выполняются автоматически. Захваты 1 зажимают обечайку, а пневматические цилиндры с магнитными улавливателями 2 обеспечивают запрессовку днищ в обечайку (рис. 15.22,б). Собранный сосуд подается на сварочную позицию II, где он освобождается от зажатия после того, как захватывается с торцов деталями вращателя 4 (рис. 15.22,б). Совмещение электродов сварочных головок 3 с плоскостью вращения каждой ступеньки нахлесточного соединения осуществляется искателем, выключающим движение головки в осевом направлении в момент совпадения ее со ступенькой нахлестки. Сварку осуществляют за один оборот с некоторым заданным перекрытием. Окончание сварки служит сигналом для включения захвата 1, освобождения от вращателя 4 и совершения шагового поворота. Сброс сосуда достигается раскрытием захвата под действием силы тяжести на позиции III (рис. 15.22,а). Для кольцевого стыкового соединения сборочная операция усложняется. Центровка стыкуемых деталей может быть обеспечена подкладным кольцом, предварительно прихваченным к одной из деталей. В этом случае сборка осуществляется аналогично рассмотренному предыдущему примеру. Иное решение требуется, когда подкладное кольцо по каким-либо соображениям неприемлемо. Примером такого устройства может служить станок-автомат для сборки и сварки полых шарообразных поплавков, поддерживающих рыболовные сети. Смещение кромок и отсутствие полного проплавления не является браковочным признаком, если соблюдается условие герметичности сварного шва. Это позволяет использовать наиболее простой и технологичный вариант соединения без подкладного кольца. Командоаппарат 1 (рис. 15.23) задает программу рабочего цикла. Подача заготовок осуществляется по наклонному лотку, причем заготовки движутся попарно до неподвижного упора 8. Совмещение плоскости стыка с плоскостью расположения электрода, перпендикулярной оси вращения заготовок, осуществляется с помощью шлифовального откидного ножа 7. Во время сборки изделия нож находится в верхнем положении — между центровыми бабками. Поданные в станок полусферы располагаются по обе стороны от ножа и плотно прижимаются к нему штоками пневмобабок, сначала передней 2, а затем задней 5, и закрепляются пружинящими захватами 3. Шток задней бабки 5 фиксируется колодочным тормозом 6. После этого передняя бабка смещается назад на 2 мм, освобождая зажатый нож, который отбрасывается в нижнее положение. Затем передняя бабка с защемленной в ней полусферой подается до плотного соприкосновения со второй полусферой. Благодаря наличию тормоза и откидного ножа торец полусферы, защемленный в задней бабке, располагается точно в плоскости электрода сварочной головки 4 независимо от неточностей размеров самого изделия. По окончании сварки шар по наклонному желобу выкатывается наружу, по пути включая механизм загрузки. Сосуды со стенками средней толщины (до 40 мм) из низкоуглеродистых и низколегированных сталей изготовляют преимущественно с помощью автоматической сварки под флюсом. Сосуды, работающие в агрессивных средах, изготовляют из хромоникелевых и хромистых сталей, цветных металлов и их сплавов автоматической сваркой под флюсом, а также аргонодуговой сваркой. В целях экономии дорогостоящих и дефицитных материалов часто применяют двухслойные листы. Цилиндрические сосуды обычно собирают из нескольких обечаек и двух полусферических или эллиптических днищ. Обечайки вальцуют из одиночного листа или из сварной карты при расположении швов вдоль образующей. Днища либо сваривают из отдельных штампованных лепестков, либо штампуют целиком из листа или из сварной заготовки. Сборку и сварку цилиндрической части сосуда производят на роликовом стенде. Продольный стык обечайки собирают на прихватках с помощью простейших стяжных приспособлений. Сборка кольцевого стыка между обечайками является более трудоемкой операцией. Для ее механизации роликовый стенд можно оборудовать установленной на тележке 5 скобой 1 (рис. 15.24). Тележка передвигается вдоль стенда по рельсовому пути 7. Настройка скобы в вертикальной плоскости осуществляется тягой 4. Последовательность операций при сборке в этом случае такова. На роликовый стенд 6 краном подают две обечайки. Скобу продвигают так, чтобы опора 13 гидроцилиндра 10 оказалась в плоскости собираемого стыка, и закрепляют на первой обечайке включением гидроцилиндра 11. После того как торцовый гидроцилиндр 2, придвигая вторую обечайку к первой, установит требуемый зазор в стыке, гидроцилиндром 10 выравнивают кромки и ставят прихватку. Поворот собираемых обечаек на некоторый угол для постановки других прихваток требует не только отвода прижимов гидроцилиндров 10 и 11, но и опор 12 и 13. Последнее осуществляется путем небольшого поворота скобы 1 вокруг оси 3 под действием штока поршня гидроцилиндра 10. Шток 9 при движении вниз, встретив неподвижную регулируемую опору 8 поднимает цилиндр, поворачивая скобу 1. Сварка продольных и кольцевых швов сосудов со средней толщиной стенки выполняется, как правило, с двух сторон. Выполнение первого слоя на весу требует тщательной сборки и ограничения размера зазора по всей длине шва. Поэтому роликовые стенды обычно оборудуют флюсовыми подушками, позволяющими производить сварку первого слоя шва без жесткого ограничения зазора в стыке. Флюсовая подушка для продельных швов представляет собой жесткий короб, закрепленный на тележке. Пневмоцилиндры поднимают короб до упора в изделие. Плотное прижатие флюса к стыку создается подачей сжатого воздуха в шланг. Поджатие флюса при сварке кольцевых швов может осуществляться с помощью подушки ременного типа (рис. 15.25). Движение ремня и подача флюса к месту горения дуги происходит вследствие сил трения. Другая конструкция флюсовой подушки для кольцевых швов представлена на рис. 15.26. При подаче воздуха в пневмоцилиндр 4 диск флюсовой подушки 2 поднимается до упора в изделие, а сам цилиндр благодаря пружинной подвеске опускается и упирается траверсой 7 в рельсы, фиксируя положение тележки 1. При вращении изделие увлекает за собой диск 2 с ложементом 5 и, поворачивая его вокруг наклонной оси 3, прижимает резиновую камеру 6 с флюсом к стыку. Первый слой выполняют изнутри обечайки, а второй сваривают снаружи по ранее уложенному первому с полным проплавлением всей толщины стенки. При толщине стенки сосуда более 25 мм автоматическая сварка под флюсом обычно выполняется в несколько слоев. При серийном изготовлении сосудов днища часто выполняют штамповкой целиком, причем листовая заготовка может быть сварной. В мелкосерийном и индивидуальном производстве днища обычно собирают и сваривают из отдельных штампованных элементов. В некоторых случаях емкости имеют эллиптическую или овальную форму поперечного сечения (бензовозы, автоцистерны для перевозки молока и т. п.). При автоматической сварке под флюсом стыков обечаек с днищами вращение сосуда необходимо осуществлять так, чтобы скорость сварки была постоянной и в зоне дуги шов располагался горизонтально. Станок, схема которого показана на рис. 15.27, удовлетворяет этим требованиям. Копирный диск 8 имеет две беговые дорожки: наружную, по которой катится ведущий ролик приводного механизма 4, и внутреннюю — для опорного холостого ролика 6. Под действием пружинящего упора 7 копирный диск 8 оказывается зажатым между ведущим и опорнымроликами, а его крайние положения ограничиваются холостыми роликами 5. Наружная беговая дорожка копирного диска 8 представляет собой овал, как у изделия. Цистерна, предварительно собранная на прихватках, подается на станок тележкой по рельсам 3 и закрепляется в плавающей скобе 9 зажимным центрирующим приспособлением 2, жестко связанным с копирным диском. Вес изделия уравновешивается противовесом 1 с помощью подвижных рычагов 10. Наличие двух сварочных головок позволяет одновременно выполнять сварку обоих швов. В серийном производстве сосудов используют поточные методы производства. Примером может служить изготовление железнодорожных цистерн на Ждановском заводе тяжелого машиностроения. Цилиндрическую часть котла цистерны составляют из нескольких листов длиной 9280 мм. Листы с механически обработанными кромками раскладывают на сборочном стенде, а стыковые швы полотнища собирают на прихватках с постановкой заходных и выходных планок. Собранное полотнище приподнимают системой роликов, передают на сварочный стенд и собранными стыками укладывают на флюсовые подушки. Кромки прижимают пневмоцилиндрами, расположенными на поперечных балках-порталах. Эти же балки служат направляющими для сварочных головок, производящих одновременную сварку всех швов полотнища. После сварки с одной стороны кантователь переворачивает полотнище, а на второй сварочной установке одновременно сваривают все стыки с другой стороны. Далее полотнище рольгангом подают в гибочные вальцы, где вальцуют вдоль швов в обечайку без предварительной подгибки кромок. После сборки и двусторонней сварки продольного стыка обечайку калибруют в гибочных вальцах, а затем устанавливают на роликовый конвейер, связывающий ряд рабочих мест. На каждом рабочем месте обечайка с помощью подъемных поперечных роликовых опор поднимается над роликами конвейера и может поворачиваться ими в соответствии с технологическим процессом. По завершении операции обечайка опускается на роликовый конвейер и перемещается им на следующее рабочее место. На первой позиции производят подготовку обечайки под сборку с днищем: зачищают места прихватки технологических планок, вырезают и зачищают отверстия люков, сливного прибора и предохранительного клапана. На втором рабочем месте осуществляют сборку обечайки со штампованными днищами с помощью двух центраторов, оборудованных 26 радиальными пневмоцилиндрами (рис. 15.28). Внутрь центраторов обечайка заводится рольгангом. Днища поступают на сборку после обрезки кромок. С помощью специального захвата днище в вертикальном положении краном подводят к обечайке, расположенной в центраторе, и первоначально закрепляют винтовыми торцовыми прижимами. Затем посекционным включением радиальных пневмоцилиндра производят выравнивание кромок кольцевого стыка и его прихватку. Следующее рабочее место — стен для одновременной сварки двух внутренних кольцевых швов, оборудованный флюсоременными подушками. Изготовление цилиндрической части котла завершается на стенде для сварки наружных швов. При изготовлении толстостенных сосудов (свыше 40 мм) широко используют электрошлаковую сварку, обеспечивающую надежное проплавление всего сечения за один проход. Продольные швы толстостенных обечаек, как правило, выполняют электрошлаковой сваркой. В зависимости от размеров сосуда листовую заготовку гнут в нагретом состоянии вдоль длинной или вдоль короткой кромки листа. В первом случае обечайка получается длинной и меньше число кольцевых швов в сосуде. Однако для сосудов большого диаметра длина короткой кромки листа может оказаться недостаточной, тогда обечайку составляют из двух корыт с двумя продольными швами. Во втором случае обечайка получается более короткой, но с одним продольным швом. Второй прием представляется менее целесообразным, так как кольцевые швы более трудоемки по сравнению с продольными. Обечайку с одним продольным швом можно получить вальцовкой. Лист после обрезки нагревают до 1000—1050°С и вальцуют до замыкания стыка, оставляя недовальцованными плоские участки шириной 100—150 мм (рис. 15.29). После остывания обечайки стык закрепляют приваркой скоб 1 и тепловой резкой вырезают зазор 2 под электрошлаковую сварку. Методом вальцовки трудно получить обечайки длиной более 3500 мм и толщиной стенок более 100 мм. Гибка на мощном прессе таких ограничений не имеет, особенно если обечайка образуется из двух корыт. Сборку обечайки под электрошлаковую сварку в этом случае (рис. 15.30) выполняют с помощью скоб, постоянства зазора в стыке достигают постановкой прокладок, удаляемых перед сваркой. После приварки выходных планок и кармана для наведения шлаковой ванны собранную под сварку обечайку устанавливают вертикально. Если обечайка имеет два продольныхшва, их целесообразно выполнять одновременно двумя сварочными аппаратами. При сварке гнутых под прессом корыт обечайка получается достаточно правильной цилиндрической формы и последующая калибровка необязательна. Напротив, обечайки, получаемые вальцовкой, требуют, как правило, правки. Калибровку производят при температуре 1000— 1050°С, и при охлаждении обечайки на воздухе она одновременно проходит процесс нормализации. Кольцевые швы выполняют многослойными сваркой под флюсом или электрошлаковой сваркой в один проход. Полное проплавление при многослойной сварке обеспечивают укладкой в разделку нескольких подварочных слоев 1 с внешней стороны (рис. 15.31), зачисткой корня шва с помощью пневматического зубила или резака и наложением внутреннего подварочного шва 2. После этого производят многослойное заполнение внешней разделки 3. Сборка кольцевого шва под электрошлаковую сварку должна быть достаточно точной, так как местная депланация криволинейных кромок свыше 3 мм может привести к нарушению уплотнения и вытеканию шлаковой ванны. Поэтому перед сборкой обычно внешнюю и внутреннюю поверхности каждой из обечаек протачивают на ширину 70—100 мм от торца (рис. 15.32). Так же осуществляют подготовку стыка обечайки с днищем. Собирают стык с помощью планок, которые устанавливают «на ребро» поперек кольцевого шва и приваривают к поверхности обечаек. Если в качестве внутреннего формирующего устройства используют медные охлаждаемые подкладки, изогнутые по радиусу свариваемого изделия, то внутри обечайки дополнительно устанавливают скобы временного крепления. Подкладки 1 (рис. 15.33) заводят в отверстия скоб 2 и закрепляют клиньями 3 или винтовыми прижимами. Электрошлаковую сварку кольцевого шва начинают на вспомогательной пластинке, вваренной в зазоре стыка (рис. 15.34,а). После заварки примерно половины окружности стыка (рис. 15.34,б) сварщик резаком удаляет из зазора начало шва до полного устранения непровара и придает торцу шва наклонный срез, облегчающий выполнение замыкания шва (замка) (рис. 15.34,б). Усадочную раковину либо выводят в специальный прилив в наружном ползуне или в медный кокиль, либо выплавляют и заваривают вручную. Перспективной является однопроходная сварка толстостенных сосудов электронным лучом в вакууме. Экспериментально показано, что при использовании сварки горизонтальным лучом можновыполнить продольные и кольцевые швы металла толщиной 250 мм и более при скорости сварки 2,5—5 м/ч. Однако для производственного применения этого перспективного метода еще требуется отработка ряда технологических вопросов, а также создание вакуумных камер больших размеров. По завершении сварки корпуса сосуда вырезку отверстий для вварных штуцеров производят или механическим путем, или тепловой резкой. Особенно большой объем таких работ выполняется при изготовлении барабанов котлов и коллекторов. Чтобы сократить подгоночные работы на монтаже при сборке коллекторов и барабанов с блоками экранных труб, к точности установки штуцеров предъявляют жесткие требования. Приварку большого числа штуцеров необходимо автоматизировать. Применяемые для этой цели специализированные автоматы и полуавтоматы обычно центрируются по верхней части ввариваемого штуцера. Варианты конструктивного оформления соединений штуцеров с оболочками большой толщины разнообразны. Наиболее целесообразны те, которые позволяют получить надежное проплавление всей стенки штуцера, исключая возможность образования и роста трещины от непровара. Для этой цели можно использовать формующую подкладку, удаляемую после сварки (рис. 15.35). Другой вариант соединения показан на рис. 15.36. В оболочке 2 в центре установки трубчатого переходника сверлят центровочное отверстие d, в которое вставляют заготовку 1 переходника с разделкой кромок под сварку. После сварки просверливают отверстия диаметром D (рис. 15.36,а).Окончательно соединение имеет вид, показанный на рис. 15.36,б. В нем присутствует концентрация напряжений вследствие резких изменений сечения на внешней поверхности трубы и оболочки, но качество поверхности металла во внутренней полости хорошее. При изготовлении барабанов котлов, сосудов высокого давления и реакторов большое значение имеет термообработка. Полностью сваренный сосуд обычно подвергают высокому отпуску, однако иногда требуется нормализация для улучшения структуры зоны шва. В этом случае возникает опасность, что при нагреве до высоких температур (900— 1000°С) могут возникнуть деформации от собственного веса, искажающие форму сосуда. Предотвратить эти деформации можно предварительной герметизацией готового сосуда и созданием в нем избыточного внутреннего давления углекислого газа 0,2—0,3 МПа. Это не только сохраняет форму сосуда, но и предотвращает образование окалины на его внутренней поверхности. Для термообработки обычно используют печи большого размера. Если сосуд не может быть подвергнут термообработке целиком из-за отсутствия печи требуемого размера или из-за необходимости выполнения монтажных стыков, то применяют местную или общую термообработку с использованием индукционных или иных нагревателей. С ростом размеров сосудов и внутреннего давления требуемая толщина стенки достигает 200—400 мм. Наряду с технологическими трудностями изготовления столь толстостенных монолитных обечаек возрастает опасность их хрупкого разрушения. Поэтому такие сосуды изготовляют многослойными. Имеется три основных метода получения обечаек многослойных сосудов. По первому из них предварительно собирают и сваривают продольными швами обечайки разного диаметра с толщиной стенки 20—50 мм. После зачистки усиления швов и калибровки обечайки последовательно надевают одну на другую до получения требуемой суммарной толщины. Для осуществления натяга между слоями насаживаемая обечайка перед посадкой нагревается до 600°С, что обеспечивает соприкосновение до 95% сопрягаемой поверхности. Второй способ состоит в том, что на внутреннюю обечайку—трубу толщиной 10—40 мм — последовательно накладывают полуобечайки толщиной 5—8 мм, обтягивают с помощью гидравлических устройств и сваривают двумя продольными швами между собой. После зачистки швов последовательно накладывают следующие полуобечайки до нужной толщины. В технологическом отношении наиболее целесообразным является изготовление многослойных обечаек по третьему способу намоткой на основную обечайку толщиной 20—40 мм нескольких слоев рулонной стали толщиной 4— 8 мм, как показано на рис. 15.37. В зависимости от рабочей среды центральная обечайка может быть двухслойной или из коррозионно-стойкой стали, а слои наружной части корпуса — из низколегированной стали. В настоящее время на Уралхиммаше работает технологическая линия для изготовления многослойных рулонированных обечаек диаметром до 5 м. Линия состоит из разматывателя рулона, подающих вальцов правильной машины, машины для обрезки и сварки концов полосы, отклоняющих валков и машины для намотки обечаек. Торцы многослойной обечайки протачивают и на них наплавляют слой металла толщиной не менее 10 мм, который механически обрабатывают для получения требуемой формы разделки кромок (рис. 15.37). Кольцевые швы между обечайками, а также между обечайкой и днищем или фланцем выполняют многослойными. Кромки монолитных днищ и фланцев из сталей 22ХЗМ или 20Х2МА также подвергают предварительной наплавке с целью исключения необходимости термической обработки после сварки кольцевых швов. Сварочные напряжения в этих швах в значительной степени снимаются при обязательном приемочном испытании готового сосуда в результате нагружения внутренним давлением, превышающим рабочее. |
www.autowelding.ru
Сварка давлением | Строительный справочник | материалы - конструкции
Под сваркой давлением понимают все виды сварки (контактная, трением, холодная и т.д.), при которых происходит пластическая деформация металлов в зоне контакта, в результате чего образуется сварное соединение. Этот процесс становится возможным при условии образования между двумя деталями межатомных связей кристаллических решеток. Для образования сварного соединения поверхности деталей сближают между собой настолько, что происходит взаимодействие атомов металла, расположенных на одной поверхности с атомами металла другой поверхности. После чего происходит объединение электронных оболочек, формируя металлургические связи. Граница соединения перестает быть барьером и происходит взаимная диффузия атомов, сопровождающаяся структурными изменениями в зоне контакта и деформацией с выделением большого количества тепла. Добиваются этого различными методами.
Контактная сварка является термомеханическим видом сварки, при которой контакт металлов в заданной точке сопровождается подачей электрического тока, вызывающего нагрев и необходимую для межатомных связей пластическую деформацию металлов. Принципиальная схема контактной сварки представлена на рис.1.
 |  |
| Рис. 1. Контактная сварка: А — сварка сопротивлением; Б — сварка оплавлением, 1 — свариваемые детали; 2 — фиксирующие зажимы, 3 — сварочный трансформатор. | Рис. 2. Циклограммы контактной сварки: А — сварка сопротивлением; Б — сварка сопротивлением; I — ток сварки; Р — степень сжатия; S — перемещение плиты; t — время |
Свариваемые детали тщательно зачищают от грязи и оксидов, закрепляют в зажимах сварочной машины и сжимают между собой с требуемым усилием. Одновременно через контакт подается электрический ток от сварочного трансформатора. В зоне контакта происходит разогрев металла до температуры близкой к плавлению. Пластичный металл под действием сжимающего усилия вытесняется вместе с образовавшимися оксидами. В результате этого бугорки и неровности, имеющиеся на свариваемых поверхностях, разрушаются, что дает возможность сближению деталей на расстояние, при котором возможны межатомные связи. Усиливая сжатие, добиваются пластической деформации поверхностей, при которой происходит взаимная диффузия атомов, что приводит к созданию неразъемного соединения. Усилие сжатия не снимают до тех пор, пока не произойдет процесс кристаллизации. Циклограмма контактной сварки приведена на рис.2.
Особенностью контактной сварки является образование наплыва металла, вызванного усадкой металла. Такие наплывы, называемые гратом, удаляют механическим способом после полного остывания сваренных деталей.
Если контакт свариваемых деталей происходит не всей поверхностью, а отдельными точками, то такая сварка называется точечной. Различают одно-, двух- и многоточечные виды сварки, отличающиеся друг от друга количеством сваренных точек.
Качество контактной сварки увеличивают применением защиты свариваемой зоны средой инертных газов. Это помогает избежать появления тугоплавких оксидов, затрудняющих тесный контакт свариваемых поверхностей, увеличивая надежность сварки.
Сварка давлением является разновидностью контактной сварки, когда поверхности подвергаются высокоинтенсивному давлению, позволяющему получить соединение без сопутствующего подогрева. При этом сближение свариваемых поверхностей до возникновения межатомных связей и образования металлических связей получают путем пластических деформаций металла. В результате приложенных усилий оксидные пленки, имеющиеся на поверхностях, разрушаются и выдавливаются из зоны контакта.
Качество сварного соединения, полученного давлением, во многом зависит от подготовки поверхностей, от способности металла подвергаться пластической деформации и от приложенных усилий. В некоторых случаях свариваемые поверхности подвергают предварительному нагреву до температуры меньшей, чем требуется для образования жидкой фазы. Такую сварку называют термокомпрессионной.
build.novosibdom.ru
Соединения, выполненные сваркой под давлением и сваркой плавлением
Строительные машины и оборудование, справочник
Категория:
Материалы внутренней отделки
Соединения, выполненные сваркой под давлением и сваркой плавлениемПри соединении сваркой под давлением свариваемые части, соединяют; нагревают до соответствующей температуры и охлаждают под давлением.
Рис. 1. Клепка трубчатыми односторонними заклепками: а — вставка заклепки в клепальный инструмент; б — ввод заклепки в отверстия соединяемых деталей; я — формование замыкающей головки; г — односторонняя заклепка
Рис. 1. Удаление заклепок при помощи: а — зубила; б — сверла
Рис. 3. Схема установки дли точечной сварки: а — нагревательное устройство; б — установка для сварки; 1 — неподвижный электрод; 2 — подвижный электрод; 3 — нагреватели; 4 — свариваемые элементы; 5 — сварной точечный шов
Для обивочных работ характерна сварка синтетических материалов. Сваривать и нагревать можно только термопластичные синтетические материалы, которые размягчаются под воздействием повышенной температуры и в размягченном состоянии поддаются соединению под давлением (сварка под давлением) или в свободном состоянии (сварка плавлением). Сварка плавлением требует применения специальных связующих материалов.
В зависимости от источника и способа подвода тепла сварка плавлением и сварка под давлением подразделяются на следующие виды.1. Стыковая сварка с учетом теплопроводности свариваемых материалов (основана на нагреве свариваемых элементов при их соприкосновении с нагреваемым предметом).2. Сварка лучевая, радиационная (основана на нагреве свариваемых элементов излучателем, радиатором).3. Сварка трением (основана на нагреве свариваемых элементов теплотой, выделяющейся при трении).4. Сварка диэлектрическая токами высокой частоты (основана на нагреве свариваемых под давлением элементов теплом, выделяемым при воздействии на них токов высокой частоты).5. Сварка ультразвуковая (основана на нагреве свариваемых элементов теплотой, образующейся вследствие вибрации частиц синтетических материалов под воздействием ультразвуковых волн).6. Сварка плавлением в струе горячего газа.
Различают два основных способа стыковой сварки: точечную и линейную.
Электрод неподвижный, электрод подвижный; тепло выделяют нагреватели. Свариваемые элементы (пленки или тонкие листы) перемещаются между электродами. Под воздействием теплоты происходит местное размягчение материала и сварка под давлением со стороны подвижного электрода, получается точечный сварной шов. Для предупреждения возможного прилипания свариваемого материала к электроду его покрывают материалом, обладающим малой прилипаемостью (целлофаном или силиконовым лаком).
Рис. 4. Схема установки импульсной сварки: а — с односторонним нагревом свариваемой пленки; б — с двусторонним нагревом пленки; 1 — штамп; 2 — теплоизоляция; 3 — нагреватель; 4 и 5 — листы пленки; 6 — пружинящая плита; 7 — стол
Для точечной сварки при обивочных работах используют сварочные аппараты ручные или механические, конструкции которых подобны конструкциям аппаратов для сварки металлов. Отличие заключается в следующем: при сварке синтетических материалов давление меньше и не превышает 10 кгс/см2, а продолжительность сварки выше и достигает 15 с. Для получения точечных швов больших размеров применяют специальные прессы. Разновидностью стыковой точечной сварки является импульсная сварка, при которой электрод нагревается импульсивно током большой силы. На рис. 4, а представлена схема импульсной сварки с односторонним нагревом свариваемой пленки. Листы пленки помещают на пружинящую плиту с тепловой изоляцией. Плита расположена на столе . Нагреватель размещен на головной части штампа и отделен от него слоем изоляции. При точечной сварке пленка штампом прижимается к плите 6. Таким способом можно сваривать пленки толщиной до 0,1 мм. Пленка толщиной до 0,2 мм при применении импульсной сварки требует двустороннего нагрева.
При линейной сварке тонкие детали нагревают при помощи паяльника (нагревателя) 1, который перемещается вдоль шва в направлении, указанном стрелкой. Одновременно с паяльником перемещается прижимной ролик.
При выполнении обивочных работ наиболее часто применяется диэлектрическая сварка. Это высокопроизводительный способ линейной сварки. При диэлектрической сварке, в основе которой лежит нагрев свариваемых элементов токами высокой частоты, соединяемые элементы помещают между электродами, представляющими собой обкладки конденсатора, соединенного с источником тока высокой частоты. Тепло образуется в результате внутреннего трения электронов и частиц диэлектрика. Количество выделяемого тепла пропорционально значению диэлектрической постоянной Е свариваемого материала и коэффициенту диэлектрических потерь. Нагрев материала равномерный. Поэтому качество сварного шва обычно хорошее.
Рис. 5. Схема установки для линейной сварки: 1 — паяльник; 2 — прижимной ролик; 3 — сварной шов
Рис. 6. Схема установки для сварки с получением рисунка на пленке: 1 — подвижный электрод; 2 — пленка; 3 — пенополиуретан; 4 — древесноволокнистая плита; 5 — неподвижный электрод
Ток высокой частоты, равный 10е—108 Гц, получают при помощи ламповых генераторов с соответственно настроенным колебательным контуром.
Подбирая соответствующий контур поверхности электрода, можно получить сварные сложные швы, соответствующие запроектированному рисунку на поверхности изделия. Электрод имеет форму полосы, электрод представляет собой плиту, на которую укладывают свариваемые элементы. При включении тока высокой частоты и прижатии электрода образуется сварной шов.
Применяя сварку плавлением и электрическую сварку под давлением, можно соединять детали из различных термопластичных синтетических материалов, несмотря на затруднения.
Одним из главных затруднений является малая теплопроводность синтетических материалов, которая ограничивает температуру нагрева материала до необходимой величины. В крайне невыгодных условиях нагрева в местах расположенных близко к источнику тепла, может произойти разложение синтетического материала, в то время как места, удаленные от источника, могут быть недостаточно нагреты. Трудности сварки тем больше, чем меньше теплопроводность материала и чем больше его толщина. Без трудностей можно сваривать синтетическую пленку толщиной До 0,15 мм.
Рис. 7. Установка для линейной сварки ТВЧ: 1 и 2 — электроды; 3 и 4 — листы пленки; 5 — нож для обрезки краев пленки
Затруднения не встречаются при диэлектрической и ультразвуковой сварке.
Другой трудностью является наличие деформации свариваемых элементов, которую необходимо предотвратить соответствующим их закреплением при проведении сварочных работ.
Синтетическими материалами, которые наиболее часто соединяют сваркой плавлением, являются поливинилхлорид, полиэтилен и полипропилен, а менее часто — полиметакрилат метила и полиамиды.
Существенное значение имеет температура нагрева материала при сварке под давлением, которая должна быть для мягкого поливинилхлорида, полиуретана и полиэфиров 175—200 °С. Полиэтилен и полипропилен твердый сваривают при температуре 110—130 °С, а полипропилен мягкий‘—при температуре 120— 150 °С. Температура сварки под давлением полиамида составляет 230—250 °С.
Читать далее: Склеивание
Категория: - Материалы внутренней отделки
Главная → Справочник → Статьи → Форум
stroy-technics.ru
Сварка металла давлением
Сварка металла давлением
Основными видами сварки металла давлением являются: газопрессовая сварка, сварка трением, холодная сварка, ультразвуковая сварка, контактная сварка, диффузионная сварка в вакууме, сварка токами высокой частоты, электронно-лучевая сварка.
Газопрессовая сварка металла
При газопрессовой сварке кромки свариваемых деталей нагреваются газовым ацетилено-кислородным пламенем посредством многопламенных горелок (фиг. 9, а и б) до оплавления или же до пластического состояния (температуры нагрева 1200— 1250° С), а затем свариваются под действием сдавливающих усилий Р.
Схема газопрессовой сварки
Получение доброкачественных сварных соединений зависит от состава и свойства свариваемого металла, температуры нагрева, величины давления и качества подготовки под сварку. При правильном выполнении технологического процесса обеспечивается высокое качество сварных соединений.
Применяется при массовом выполнении однотипных сварных соединений, в частности: стыковых соединений различных трубопроводов, железнодорожных рельсов, стержней арматуры для железобетонных конструкций и т. п.
Для газопрессовой сварки металла используются специальные станки с комплектом многопламенных горелок.
Сварка металла трением
Это процесс, в котором нагрев свариваемых элементов, соединяемых встык, осуществляется трением прилегающих друг к другу поверхностей. Данный способ открыт в 1956 г. рабочим токарем-новатором А. И. Чудиковым и имеет ряд преимуществ по сравнению с другими способами сварки металла встык, а именно:1) расход энергии примерно в 8—10 раз (а при сварке алюминия — в 30 раз) меньше, чем при контактной сварке;2) возможность получения хороших сварных соединений из разнородных металлов и сплавов;3) простота процесса и возможность его автоматизации.Примерная схема процесса показана на фиг. 10.
Схема процесса сварки трением
Холодная сварка металла
Основана на совместном пластическом деформировании свариваемых металлов и осуществляется давлением без нагрева. Для создания давления используются различные устройства механических и гидравлических прессов. Этим способом свариваются многие металлы, обладающие пластическими свойствами: медь, алюминий и некоторые их сплавы, никель, цинк, серебро, титан и др. Можно сваривать разнородные металлы: медь с алюминием, медь с цинком, медь с железом и др. Сварка металлов осуществляется встык и в нахлестку с односторонним и двусторонним вдавливанием. Схема холодной сварки металла представлена на фиг. 11, а, б, в.Схема процесса холодной сварки: односторонняя внахлестку, двусторонняя внахлестку, встык
Ультразвуковая сварка металла
Основана на превращении электрических колебаний при помощи специального преобразователя 2 (фиг. 12) в продольные механические колебания, сообщаемые волноводу 3. Продольные колебания выступа 4 волновода, выполняющего функцию одного из электродов, вызывают силы трения в свариваемых деталях 5.
Схема процесса ультразвуковой сварки: от высокочастотного генератора, преобразователь электрических колебаний в механические, волновод, свариваемые детали, сдавливающие усилия
В результате развиваются пластические деформации, приводящие к образованию общих кристаллов в пограничной зоне соединяемых деталей. Металл при сварке не расплавляется, но незначительно нагревается.Способ применяется для соединения внахлестку точками или швом металлических деталей малого сечения, а также пластмасс.
Контактная сварка металла
Существует несколько способов контактной сварки металла, из которых основными являются стыковая, точечная и шовная.
При стыковой сварке ток, протекающий во вторичной обмотке сварочного трансформатора, проходит и через изделия, включенные во вторичную обмотку (фиг. 13), в результате чего в месте стыка детали разогреваются до пластического состояния, частичного расплавления или оплавления поверхностей и свариваются при обязательном условии действия сдавливающих усилий Р.
Схема контактной сварки встык
Сварка металла встык может производиться методами сопротивления и оплавления. Наибольшее распространение получила сварка методом оплавления.
Стыковая сварка металла применяется для соединений стержней различного профиля и сечения, труб, полос, листов и т. п.
При точечной сварке металла элементы, подлежащие соединению устанавливаются внахлестку и зажимаются между электродами, являющимися частью витка вторичной обмотки сварочного трансформатора (фиг. 14). При прохождении электрического тока по вторичной обмотке, металл между листами под электродами разогревается и при сдавливании усилиями Р сваривается.
Схема точечной контактной сварки
При шовной сварке металла элементы устанавливаются внахлестку между токоподводящими роликами (фиг. 15) и, как при точечной сварке, соединяются отдельными точками, перекрывающими друг друга не менее чем на 1/5.
Схема шовной контактной сварки
Таким образом, шовная сварка металла может рассматриваться как разновидность точечной сварки с очень близким расположением сварных точек.Шовная сварка металла применяется для плотных соединений (непроницаемых для жидкостей и газов) при толщине материала до 2,5 + 2,5 мм.
Во всех рассмотренных случаях контактная сварка металла осуществляется за счет переменного тока с применением понижающих трансформаторов.
Кроме основных находят применение и другие способы, являющиеся разновидностью контактной сварки, в частности продольностыковая сварка по методу Игнатьева, рельефная, шовно-стыковая, импульсная (запасенной энергией) и др.
Контактная сварка металла является наиболее высокопроизводительным процессом, при котором время выполнения сварного соединения измеряется секундами и долями секунды.
При помощи контактной сварки металла изготовляются мелкие изделия весом в несколько граммов (сверла, иглы трикотажных машин и др.) и крупные весом в несколько тонн (железнодорожные вагоны и др.).Контактная сварка металла успешно применяется там, где имеется массовость однотипных сварочных операций. При этом возможно автоматизировать сварочные процессы и обеспечить равнопрочность сварного соединения с основным металлом.Основными факторами, определяющими качество контактной сварки металлов, являются: плотность тока, время сварки, величина удельного давления и качество подготовки изделий под сварку.
Диффузионная сварка металла в вакууме
Относится к видам сварки под давлением и основана на взаимной диффузии соприкасающихся поверхностей металлов свариваемых элементов.
Для диффузионной сварки требуется специальная установка, представляющая собой камеру, откуда воздух откачивается до вакуума 10-3 — 10-5 мм рт. ст. Таким образом, сварка металла осуществляется в безокислительной среде. Свариваемое изделие нагревается токами высокой частоты посредством индуктора. Поверхности под сварку должны быть тщательно подготовлены и очищены от всякого рода загрязнений.
После нагрева контактирующих поверхностей к изделию прикладывается сжимающее усилие, величина которого зависит от температуры нагрева и рода свариваемых металлов и может изменяться от 0,3 до 10 кГ/мм2.Для получения высококачественного сварного соединения необходимо обеспечить равномерный нагрев деталей по всему сечению. Температура нагрева контролируется термопарами.
Диффузионная сварка может быть применена для соединения однородных и разнородных цветных и черных металлов и сплавов, а также металло-керамических изделий с металлом.
Преимуществами способа являются: отсутствие необходимости в сварочных материалах, отсутствие заметных изменений физико-механических свойств свариваемых металлов и возможность обеспечения равнопрочности сварного соединения. Основным недостатком способа по сравнению с другими является значительная трудоемкость процесса.
Сварка токами высокой частоты (т. в. ч.)
применяется в основном при изготовлении труб и является высокопроизводительным процессом. Так, например, стыковой шов стальной трубы длиной 12 м заваривается в течение 25—30 сек, тогда как при других способах соединения требуется гораздо большее время.
Электронно-лучевая сварка в вакууме
и ее развитие определяется растущим применением в промышленности в качестве конструкционных материалов химически высокоактивных тугоплавких металлов (молибдена, вольфрама, тантала, ниобия, ванадия, циркония и др.) и их сплавов. Для сварки таких металлов необходимы источники тепла высокой концентрации и хорошая защита от азота, кислорода и водорода, отрицательно влияющих на понижение пластических свойств сварных соединений.
Электронно-лучевая сварка металла производится в специальных камерах с разрежением до 10-4—10-5 мм рт. ст. Электронный луч является высококонцентрированным источником тепла, а так как сварка происходит в вакууме при отсутствии потерь в окружающую среду, эффективный к. п. д. достигает 90%, и производительность — в 1,5—2 раза выше, чем при аргоно-дуговой сварке. Этот способ применяется для сварки изделий небольшого размера и обеспечивает высокое качество сварных соединений.
pg-souz27.ru
сварка под давлением - это... Что такое сварка под давлением?
1) construct. Druckschweißen
2) railw. Aufschmelzpressschweißung
3) shipb. Pressschweißung
Универсальный русско-немецкий словарь. Академик.ру. 2011.
- сварка под водой
- сварка под слоем флюса
Смотреть что такое "сварка под давлением" в других словарях:
Сварка под давлением — Pressure welding Сварка под давлением. См. термины Cold welding Холодная сварка, Diffusion welding Диффузная сварка, Forge welding Кузнечная сварка, Hot pressure welding Горячая сварка под давлением, Pressure gas welding Газовая сварка под… … Словарь металлургических терминов
Горячая сварка под давлением — Hot pressure welding Горячая сварка под давлением. Метод сварки в твердом состоянии, при котором соединение материалов происходит благодаря приложению высокой температуры и давления, достаточного чтобы произвести макродеформацию основного металла … Словарь металлургических терминов
контактная сварка под давлением — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN pressure contact welding … Справочник технического переводчика
сварка под флюсом — [submerged arc welding] дуговая сварка с применением для защиты сварочной ванны от воздействия воздуха и для улучшенного формирования сварного шва специального сварочного материала флюса. Этот способ обеспечивает постоянство режима, позволяет… … Энциклопедический словарь по металлургии
пайка под давлением — Пайка, при которой паяемые материалы находятся под давлением с целью уменьшения паяльного зазора. [ГОСТ 17325 79] Тематики сварка, резка, пайка … Справочник технического переводчика
СТО 00220368-016-2009: Сварка сосудов и аппаратов, работающих под давлением, из сталей повышенной категории прочности марок 15Г2СФ и 09ХГН2АБ — Терминология СТО 00220368 016 2009: Сварка сосудов и аппаратов, работающих под давлением, из сталей повышенной категории прочности марок 15Г2СФ и 09ХГН2АБ: 3.1.1 вводная и выводная планки : Технологические планки, привариваемые к началу и концу… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
РД 39-0147103-330-86: Инструкция по приварке заплат и муфт на стенки труб нефтепроводов под давлением перекачиваемой нефти до 2,0 МПа — Терминология РД 39 0147103 330 86: Инструкция по приварке заплат и муфт на стенки труб нефтепроводов под давлением перекачиваемой нефти до 2,0 МПа: 4. Коррозионная язва сферической формы Коррозионная язва с условно пологими стенками (вписывается… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Пропитка древесины под давлением — – пропитка, основанная на проникновении пропиточной жидкости в древесину под давлением выше атмосферного. [Строительство деревянных и композитных мостов. Часть 1. СРО НП «МОД СОЮЗДОРСТРОЙ] Пропитка древесины под давлением – пропитка,… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
Горячее литье под давлением шликера — – литье из расплава огнеупорного изделия, при котором формирование огнеупорного изделия происходит за счет твердения в процессе охлаждения отливки разогретого термопластичного шликера, залитого в форму под давлением. [ГОСТ Р 52918 2008]… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
Литье горячее под давлением — – литье из термопластичного шликера, при котором заполнение формы производится под давлением, а формирование изделия происходит при охлаждении отливки. [ГОСТ Р 52918 2008] Рубрика термина: Технологии керамики Рубрики энциклопедии:… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
Пропитка древесины под давлением через торец — – пропитка под давлением круглых неокоренных свежесрубленных лесоматериалов через одну из торцовых поверхностей. [ГОСТ 20022.1 90] Рубрика термина: Защита древесины Рубрики энциклопедии: Абразивное оборудование, Абразивы, Автодороги … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
universal_ru_de.academic.ru
