Сварка плавящимся электродом

В 1888 году русский ученый Славянов предложил способ сварки, при котором электрод, используясь для нагрева и расплавления металла, одновременно служит и присадочным материалом.

Данный вид сварки возможен как на постоянном, так и на переменном токе, во всех пространственных положениях. Для предохранения сварочной ванны от кислорода и азота воздуха применяются следующие способы:

- применение электродного покрытия;

- применение сварочных флюсов;

- применение защитных газов.

По степени механизации сварочных процессов различают ручную дуговую сварку, полуавтоматическую и автоматическую сварки.

При ручной дуговой сварке присадочный материал (если он имеется) и электрическая дуга перемещаются вдоль линии шва вручную. При полуавтоматической сварке присадочный материал (сварочная проволока) подается в зону сварки автоматически, а перемещение дуги вдоль линии шва осуществляется сварщиком вручную. При автоматической сварке механизированы оба процесса: и подача присадочного материала и перемещение дуги. Об особенностях каждого из этих видов сварки подробный разговор пойдет на соответствующих лабораторных работах.

Электродуговая сварка позволяет сваривать металлы толщиной от 0,1 мм до 50 мм, разнородные металлы, металлы разных толщин при использовании специального оборудования и способов сварки.

Основными параметрами режима ручной дуговой сварки являются напряжение дуги, величина сварочного тока и диаметр электрода. Диаметр электрода выбирается в зависимости от толщины свариваемого материала. Правильный выбор сварочного тока имеет большое значение для качества сварки и ее производительности.

Производительность сварки определяется количеством наплавляемого металла. В зависимости от величины сварочного тока и времени сварки количество наплавленного металла можно определить из выражения

G н = a н × I св × t,

где G н - количество наплавленного металла, г;

I св - величина сварочного тока, А;

t - время сварки, ч;

a н - коэффициент наплавки, г / А × ч.

Коэффициент наплавки - количество металла в граммах, наплавленного в течение одного часа, силой тока в 1 А.

Он зависит от материала электрода, его покрытия, рода и полярности тока.

Слишком большой ток для данного диаметра электрода непригоден, т.к. электрод перегревается выше допустимого предела, что приводит к повышенному разбрызгиванию металла и снижению качества шва.

Оптимальную величину сварочного тока можно приближенно оценить по формуле

,

где - оптимальная величина силы тока, А;

k - коэффициент пропорциональности, зависящий от марки электрода и его диаметра;

d_эл - диаметр электрода.

Электрошлаковая сварка

Электрошлаковая сварка разработана коллективом института им. Патона в 1949 году. Применение в промышленности нашла с 1956 года.

Электрошлаковая сварка является процессом соединения металлов, при которой основной и электродный металл расплавляется теплотой, выделяющейся при прохождении электрического тока через расплавленную ванну флюса (шлака), который имеет высокое электрическое сопротивление. При этом слой расплавленного шлака является защитой от вредного воздействия окружающей среды и оказывает металлургическое воздействие на расплавленный металл. Образовавшаяся ванна жидкого металла принудительно формируется специальными медными кристаллизаторами, которые перемещаются по мере кристаллизации сварочной ванны.

Шлаковая ванна является более распределенным источником теплоты, чем электрическая дуга. Основной металл расплавляется одновременно по всему периметру шлаковой ванны, что позволяет вести сварку металла большой толщины за один проход (от 50 до 2000 мм).

По типу применяемого электрода различают сварку электродной проволокой, пластинчатым электродом и плавящимся мундштуком.

Преимущества электрошлаковой сварки:

1.Повышенная производительность вследствие непрерывности процесса.

2.Уменьшение расхода электродного металла, т.к. сварка ведется по зазору без разделки кромок.

3. Улучшается структура сварного соединения, вследствие более однородного строения шва.

4.Меньшие затраты на выполнение 1 погонного метра шва (в 10 и более раз) за счет повышенной производительности, уменьшения расхода флюса и электроэнергии.

Недостатки электрошлаковой сварки:

1.Образование после сварки крупнозернистой структуры шва и около шовной зоны вследствие замедленного нагрева и охлаждения.

2.Необходимость термообработки после сварки для получения структуры с более мелкими зернами.

Лучевые способы сварки

К лучевым способам сварки относятся электронно-лучевая сварка в

вакууме, сварка световым лучом.

Преимущества лучевых способов сварки:

1. Высокое качество соединения.

2. Нет разбрызгивания электродного металла.

Кузнечная сварка

Кузнечная сварка относится к самым древним способам сварки. Этот способ заключается в нагреве двух свариваемых заготовок до пластического состояния (температура нагрева стали» 1300 - 1400 ^о С), последующей обработкой нагретых частей флюсом (кварцевый песок, бура, поваренная соль), который, расплавляясь, растворяет окислы. После этого заготовки приводят в соприкосновение и проковывают молотами.

В настоящее время данный способ сварки в промышленности применяется крайне редко, но находит свое применение при ремонтных работах.

Виды контактной сварки

При контактной сварке металл нагревается проходящим по нему током до пластического состояния или до оплавления в месте контакта и под воздействием давления сваривается.

Контактная сварка подразделяется на стыковую, точечную и шовную (роликовую). Рассмотрим сущность этих способов.

СТЫКОВАЯ СВАРКА.

Рис. 26 Стыковая сварка.

а) принципиальная схема: 1 - свариваемая деталь, 2 – зажимы – электроды, 3 – трансформатор; б) механизм подачи и осадки.

Свариваемые заготовки (1) закрепляют в зажимном устройстве (2) стыковой машины. Заготовки сближают до соприкосновения. Затем через заготовки пропускают ток. В месте соприкосновения детали быстро нагреваются:

· до пластического состояния (при сварке СОПРОТИВЛЕНИЕМ);

· до оплавления (при сварке ОПЛАВЛЕНИЕМ).

После стыковой сварки СОПРОТИВЛЕНИЕМ при сжатии сминаются нагретые до пластического состояния микронеровности соприкасающихся поверхностей, при этом поверхности свариваемых деталей сближаются на расстояние, при котором возникают междуатомные связи.

При сварке ОПЛАВЛЕНИЕМ из стыка при сдавливании выдавливаются окислы, загрязнения, расплавленный металл. Оплавленные поверхности сливаются.

Поэтому при сварке сопротивлением необходима тщательная предварительная зачистка свариваемых поверхностей, в противном случае окислы и загрязнения попадут в шов.

При сварке оплавлением необходимость в тщательной подготовке отпадает, зато теряется значительная часть металла, и после сварки требуется механическая обработка.

Стыковая сварка применяется для соединения стержней различного

сечения, труб, звеньев, цепей, рельсов и т.п.

ТОЧЕЧНАЯ СВАРКА.

Рис. 27 Точечная сварка

Свариваемые заготовки (I),собранные внахлестку, сжимаются между электродами (2) сварочной машины (Рис.27 а). Электроды закрепляются в массивных бронзовых токопроводящих хоботах. Хоботы подсоединяются к вторичной обмотке понижающего сварочного трансформатора.

Проходящий через заготовки ток нагревает их в месте соприкосновения между электродами. Поверхности листов в этом месте оплавляются и при сжатии сливаются, образуя после затвердевания сварную точку.

ШОВНАЯ (РОЛИКОВАЯ) СВАРКА.

Рис. 28 Шовная (роликовая) сварка.

1 – свариваемые детали; 2 – ролики – электроды; 3 – трансформатор.

Свариваемые заготовки (1),собранные внахлестку, сжимаются между токопроводящими роликами (2) (Рис.28.). Ролики устанавливаются на концах хоботов контактной машины. Верхний ролик приводится по вращение с помощью электродвигателя, а нижний ролик вращается свободно. К хо­ботам подсоединяется вторичная обмотка сварочного трансформатора.

Этот вид контактной сварки применяется для получения не только прочных, но и непроницаемых швов при изготовлении емкостей, предназначенных для хранения и транспортировки жидкостей и газов.

Холодная сварка

Этот вид сварки относится к сварке давлением без подогрева. Эта сварка осуществляется лишь за счет больших давлений. Холодной сваркой сваривают высокопластичные металлы: свинец, алюминий, медь, серебро, никель. Для получения прочного соединения необходимо перед сваркой тщательно очищать поверхности заготовок от окислов. Давление должно быть достаточным, чтобы заставить металл “течь” вдоль поверхности раздела и удалять адсорбированные газы. Оголенные ювенильные поверхности соединяются в одно целое. Для соединения металлов необходимо приложить давление от 150 до 1000 МПа.

Сварка трением

Для сварки трением используют преобразование механической энергии в тепловую, осуществляемое при взаимном перемещении свариваемых поверхностей. Работа сил трения, превращающаяся в теплоту интенсивно нагревает трущиеся поверхности. Свариваемые детали нагреваются до пластического состояния, после чего их сжимают осевыми усилиями (Р) с удельным давлением около 100 Н. Так в большинстве случаев сваривают встык детали круглого сечения (трубы, стержни, некоторые режущие инструменты - сверла, метчики, развертки), изготавливаемые из однородных и разнородных металлов. Этот вид сварки потребляет энергии в 5 - 10 раз меньше, чем контактные виды сварки.

Сварка ультрозвуком

Данный вид сварки основан на использовании механических колебаний с ультразвуковой частотой и небольших сжимающих усилий. Колебания получают с помощью специальных магнитострикционных генераторов, использующих способность некоторых металлов и их сплавов преобразовывать электромагнитные колебания ультразвуковой частоты (20 - 100 Кгц) в механические колебания той же частоты. Высокочастотные механические колебания и статические усилия сжатия вызывают в месте контакта разрушение оксидных пленок и появление в поверхностных слоях пластических деформаций большой величины. В результате достигается прочное неразъемное соединение. Данный процесс сопровождается повышением температуры заготовок. Этим методом свариваются металлы толщиной от 0,001 до 1,0 мм, при уменьшении расхода энергии в 10-15 раз по сравнению с контактными видами сварки.

Резка металлов

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: