Классификация способов сварки

Сварка - это технологический процесс получения неразъемных соединений на основе межмолекулярных и межатомных связей.

Применение сварки приводит к экономии материала, сокращению трудоемкости, снижению себестоимости продукции и улучшению условий труда.

Свариваемость металлов - это способность металлов образовывать сварное соединение.

Сварное соединение характеризуется непрерывностью структуры.

Для того чтобы возникли межатомные связи, необходимо свариваемые поверхности сблизить на расстояния, соизмеримые с межатомными расстояниями, характерными для агрегатного состояния материала в месте сварки. В реальных условиях сближению поверхностей мешают микронеровности, окисные и органические пленки, адсорбированные газы.

Для получения качественного соединения необходимо устранить причины, препятствующие сближению контактирующих поверхностей и сообщить атомам твердого тела некоторую энергию, необходимую для повышения энергии поверхностных атомов.

Такая энергия активации может сообщаться в виде теплоты (термическая активация) и в виде упругопластической деформации (механическая активация).

В зависимости от метода активации установление связи между атомами соединяемых поверхностей происходит в твердой или жидкой фазах.

Простым сжатием можно сваривать детали из пластичных материалов малого сечения. Детали из стали требуют очень больших усилий сжатия (стержень Æ 100 мм требует усилия сжатия @ 16000 кГс). Пластичность металла можно повысить его разогревом.

Таким образом, приняв за критерий вид энергии, примененной при сварке, можно условно разбить способы сварки на 3 группы (Рис. 23):

Термические (нагрев заготовок до их расплавления);

Термомеханические (нагрев заготовок до пластического состояния и воздействие на них повышенным давлением);

Механические (воздействие на заготовки повышенным давлением в холодном состоянии).

СПОСОБЫ СВАРКИ

ТЕРМИЧЕСКИЕ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКИЕ МЕХАНИЧЕСКИЕ

ДУГОВАЯ КУЗНЕЧНАЯ ХОЛОДНАЯ

ГАЗОВАЯ КОНТАКТНЫЕ ТРЕНИЕМ

ВИДЫ

ЭЛЕКТРО - УЛЬТРА -

ШЛАКОВАЯ ЗВУКОВАЯ

ЛУЧЕВЫ

СПОСОБЫ

Рис. 23. Классификация способов сварки

Эта классификация далеко не полная, но для задач, которые решают специалисты- механизаторы, корабелы, механики и т.д. вполне достаточна.

Рассмотрим каждый из способов сварки подробно, обращая особое внимание на сущность процесса, возможности и области применения.

Элементы теории сварочных процессов

Газовая сварка

При газовой сварке металл нагревается высокотемпературным газовым пламенем, которое получается при сгорании горючего газа в атмосфере кислорода. Этот вид сварки относится к сварке плавлением. В качестве горючих газов можно использовать природные газы, водород, пары бензина и керосина, нефтяные газы, ацетилен и т.д.

Для сварочных работ наибольшее применение получил ацетилен (С2 Н2), т.к. он обладает наибольшей теплотворной способностью по сравнению с другими горючими газами и дает самую высокую температуру при сгорании (3100 – 3200⁰ С).

Ацетилен получают при взаимодействии карбида кальция (Са ₂ О) с водой в специальных устройствах, называемых ацетиленовыми генераторами. Хранят ацетилен в баллонах белого цвета с красной надписью “АЦЕТИЛЕН”. Ацетилен весьма взрывоопасен. Помимо ацетилена баллоны заполняются пористой массой (древесный уголь) для разделения объема баллона на элементарные объемы, уменьшая взрывоопасность, и ацетоном (ацетилен растворяется в ацетоне в соотношении 43:1).

Схема поста газовой сварки представлена на рис. 24.

1 - Рабочий стол; 2 - Свариваемые детали; 3 - Присадочный материал; 4 - Сварочная горелка; 5 - Шланги; 6 - Кислородный редуктор; 7- Ацетиленовый редуктор; 8 - Ацетиленовый и кислородный баллоны.

Рис.24 Схема поста газовой сварки

Газокислородное пламя представлено на рис. 25.

В ядре пламени происходит постепенный нагрев до температуры воспламенения газовой смеси, поступающей из мундштука. В зоне 2 происходит сгорание ацетилена за счет первичного кислорода, входящего в состав смеси. Температура в этой области наивысшая и достигает 3000 - 3100 ⁰ С.

Рис.25. Схема газокислородного

пламени

Зона 3 - зона, в которой протекает вторая стадия горения ацетилена за счет кислорода атмосферы.

Газовое пламя может быть нормальным, когда соотношение газов О₂ / С ₂ Н ₂ @ 1. Этим пламенем сваривается большинство сталей. При увеличении содержания кислорода (О ₂ / С ₂ Н₂ > 1) - пламя приобретает голубоватый оттенок и имеет остро очерченное ядро. Такое пламя является окислительным и его используют для сварки латуни, т.к. при таком характере пламени избыточный кислород образует с цинком тугоплавкие окислы, пленка которых препятствует дальнейшему испарению цинка. При избытке ацетилена (О ₂ / С ₂ Н ₂ < 1), пламя становится коптящим, удлиняется и приобретает красноватый оттенок. Такое пламя называется науглераживающим и его применяют для сварки чугуна и цветных металлов.

Присадочную проволоку для газовой сварки выбирают в зависимости от свариваемого материала.

Преимущества газовой сварки:

- Плавность нагрева свариваемых заготовок.

- Независимость от электрической сети.

- Простота оборудования.

- Возможность сварки широкого диапазона толщины металла.

- Возможность сварки всех основных материалов.

Недостатки газовой сварки:

- Взрывоопасность.

- Низкая производительность.

- Повышенные деформации заготовок от сварки.

- Высокие профессиональные требования к сварщикам.

- Неэкономичность, по сравнению с дуговыми способами сварки.

Поэтому, при разработке новых конструкций газовая сварка металлов преимущественно заменяется электродуговой. Газовая сварка, в основном, применяется при ремонтных работах трубопроводов из цветных металлов, латунного литья, при ремонте чугунных изделий.

Дуговая сварка

При электродуговой сварке нагрев и расплавление основного и присадочного металла происходит за счет электрической дуги.

Электрическая дуга открыта в 1802 году русским ученым Поповым, а в 1862 году русский ученый Бенардос впервые предложил использовать ее в качестве источника нагрева металлов при сварке.

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