Сварка металлов представляет собой технологический процесс получения неразъемного соединения металлов за счет установления межатомных или межмолекулярных связей или их диффузии.
В зависимости от вида энергии, необходимой для обеспечения данных связей, различают три класса сварки: термический, термомеханический и механический.
К термическому классу относятся виды сварки, осуществляемой плавлением, — местным расплавлением соединяемых частей с использованием тепловой энергии.
Источниками теплоты при сварке плавлением являются сварочная дуга, газовое пламя, лучевые источники энергии и теплота, выделяемая при электрошлаковом процессе.
Источники теплоты характеризуются температурой и концентрацией, определяемой наименьшей площадью нагрева в месте сварки и наибольшей плотностью тепловой энергии в месте нагрева. Эти характеристики определяют технологические свойства источников нагрева металла при сварке и наплавке.
Читать далее »
Страниц: 1 2 3
Сварным соединением называют элемент сварной конструкции, состоящей из двух или нескольких деталей и сварного шва, соединяющего эти детали.
Образование сварного соединения сопровождается сложными физическими и химическими процессами.
К физическим относят процессы, которые, изменяя физические свойства вещества, не изменяют строение элементарных частиц, из которых состоит данное вещество, и не приводят к изменению его химических свойств. При сварке — это нагрев металла, его плавление и кристаллизация, распространение теплоты, деформация изделия.
Химические процессы изменяют строение элементарных частиц, из которых состоит данное вещество, в результате чего получаются новые вещества с новыми химическими и физическими свойствами. К основным химическим сварочно-металлургическим процессам относятся химические реакции взаимодействия свариваемого металла с газами, покрытиями и флюсами.
Физические и химические процессы при сварке сопряжены между собой по времени и пространству, поэтому их можно объединить общим понятием — физико-химические процессы. Под действием физико-химических процессов возникает характерное строение сварного соединения.
Читать далее »
Страниц: 1 2 3
Свариваемостью называется свойство или сочетание свойств металлов образовывать при установленной технологии сварки неразъемное соединение, отвечающее требованиям, обусловленным конструкцией и эксплуатацией изделия.
Различают физическую и технологическую свариваемость.
Физическая свариваемость — свойство материалов давать монолитное соединение с химической связью. Такой свариваемостью обладают практически все технические сплавы и чистые металлы, а также ряд сочетаний металлов с неметаллами.
Технологическая свариваемость — технологическая характеристика металла, определяющая его реакцию на воздействие сварки и способность при этом образовывать сварное соединение с заданными эксплуатационными свойствами
Свариваемость металла зависит от его химических и физических свойств, кристаллической решетки, степени легирования, наличия примесей и других факторов.
Читать далее »
Страниц: 1 2 3 4 5
Перед сваркой после подбора металла по размерам и маркам стали необходимо выполнить следующие операции: правку, резку, обработку кромок и очистку под сварку.
Наиболее частыми видами деформаций листовой стали являются волнистость, местные выпучины и вогнутости, заломленные кромки, серповидность в плоскости листа.
Для правки листов и полос толщиной от 0,5 до 50 мм широко используют многовалковые машины. Исправление достигается многократным изгибом при пропускании листов между верхним и нижним рядами валков, расположенных в шахматном порядке. Листы толщиной менее 0,5 мм правят растяжением с помощью приспособлений на прессах или на специальных растяжных машинах. Мелко- и сред несортовой, а также профильный прокат правят на роликовых машинах, работающих по схеме листоправильных. Двутавры и швеллеры исправляют изгибом на правильно-гибочных прессах кулачкового типа. В случае более значительных деформаций правка и гибка производятся в горячем состоянии.
Читать далее »
Страниц: 1 2 3
Тип сварки определяется видом используемого для плавления источника теплоты.
Дуговой сваркой называется сварка плавлением, при которой нагрев свариваемых кромок осуществляется теплотой электрической дуги. Дуговая сварка классифицируется по следующим признакам:
- виду электрода (плавящийся и неплавящийся);
- виду дуги (свободной или сжатой дугой);
- характеру воздействия дуги на основной металл (дугой прямого или косвенного действия, трехфазной дугой).
Плавящиеся электроды подразделяются на штучные, проволочные и ленточные. Они бывают как сплошного сечения, так и порошковые. Неплавящиеся электроды подразделяются на вольфрамовые, угольные и графитовые. Дуговую сварку производят постоянным током прямой и обратной полярности, переменным током как промышленной, так и повышенной частоты и пульсирующим током. При этом сварка может быть как одно-, двух- и многодуговая (с раздельным питанием каждой дуги), так и одно-, двух- и многоэлектродная (с общим подводом сварочного тока).
Ручная дуговая сварка может производиться неплавящимся и плавящимся электродами. Первый способ осуществляют следующим образом. Свариваемые кромки изделия приводят в соприкосновение. Между неплавящимся (угольным, графитовым) электродом и изделием возбуждают дугу. Кромки изделия и вводимый в зону дуги присадочный материал нагреваются до плавления и образуется ванночка расплавленного металла. После затвердения металл ванночки образует сварной шов. Этот способ используется при сварке цветных металлов и их сплавов, а также при наплавке твердых сплавов. Второй способ, выполняемый плавящимся электродом, является основным при ручной дуговой сварке. Электрическая дуга возбуждается между металлическим электродом и свариваемыми кромками изделия. Теплота дуги расплавляет электрод и кромки изделия. Получается общая ванна расплавленного металла, которая, охлаждаясь, образует сварной шов.
Читать далее »
Наиболее часто применяются следующие виды сварки.
Электронно-лучевая сварка осуществляется путем использования кинетической энергии концентрированного потока электронов, движущихся с большой скоростью в вакууме. Высокий вакуум в сварочной камере значительно снижает потери кинетической энергии электронов и обеспечивает химическую и тепловую защиту катода и свариваемого изделия. Раскаленный вольфрамовый катод, размещенный в фокусирующей головке, излучает поток электронов. Под действием высокого напряжения (30—100 кВ) между катодом и ускоряющим электродом (анодом) поток электронов приобретает значительную кинетическую энергию. Магнитной линзой поток электронов фокусируется в узкий луч, который с помощью магнитной отклоняющей системы направляется точно на свариваемые кромки изделия. Питание установки осуществляется высоковольтным источником постоянного тока, пользовании струи ионизированного газа — плазмы, содержащей электрически заряженные частицы и способной проводить ток. Различают плазменную струю прямого и косвенного действия. Плазмообразующий газ (аргон, азот, водород), подаваемый в сопло плазмотрона, сжимает столб дуги, горящей между вольфрамовым электродом и свариваемым изделием. Происходит значительное повышение температуры столба дуги и ионизация плазмообразующего газа.
Струей нагретого до 10 000—21 000 К и ионизированного газа — плазмы — сваривают самые различные тугоплавкие сплавы, металлы и неметаллические материалы, в том числе и неэлектропроводные. Энергия дуговой плазменной струи зависит от сварочного тока, напряжения, расхода газа, скорости сварки и других параметров. Источники питания дуги должны иметь рабочее напряжение более 121 В. Плазмообразующий газ служит также защитой расплавленного металла от атмосферного воздуха. Иногда для защиты расплавленного металла подают отдельную струю более дешевого газа, который, имея более низкую температуру, одновременно охлаждает сопло плазмотрона. В некоторых типах плазмотронов применяют водяное охлаждение.
Читать далее »
Электрическая сварочная дуга — устойчивый электрический разряд в сильно ионизированной смеси газов и паров материалов, используемых при сварке, и характеризуемый высокой плотностью тока и высокой температурой.
В зависимости от числа электродов и способов включения электродов и свариваемой детали в электрическую цепь различают следующие виды сварочных дуг:
- прямого действия, когда дуга горит между электродом и изделием;
- косвенного действия, когда дуга горит между двумя электродами, а свариваемое изделие не включено в электрическую цепь;
- трехфазную дугу, возбуждаемую между двумя электродами, а также между каждым электродом и основным металлом.
По роду тока различают дуги, питаемые переменным и постоянным током. При использовании постоянного тока различают сварку прямой и обратной полярности. В первом случае электрод подключается к отрицательному полюсу и служит катодом, а изделие — к положительному полюсу (анод); во втором случае электрод подключается к положительному полюсу и служит анодом, а изделие — к отрицательному и служит катодом.
Читать далее »
Страниц: 1 2 3 4
Энергия мощных потоков заряженных частиц, бомбардирующих катод и анод, превращается в тепловую энергию электрической дуги. Суммарное количество теплоты Q (Дж), выделяемое дугой на катоде, аноде и столбе дуги, определяется по формуле Q = lUt, где /— сварочный ток, А; U — напряжение дуги, В; г — время горения дуги, с.
При питании дуги постоянным током наибольшее количество теплоты выделяется в зоне анода (42—43%). Это объясняется тем, что анод подвергается более мощной бомбардировке заряженными частицами, чем катод, а при столкновении частиц в столбе дуги выделяется меньшая доля общего количества теплоты.
При сварке угольным электродом температура в катодной зоне достигает 3200°С, в анодной — 3900°С, а в столбе дуги среднее значение температуры составляет 6000°С. При сварке металлическим электродом температура катодной зоны составляет около 2400°С, а анодной — 2600СС.
Разная температура катодной и анодной зон, а также и разное количество теплоты, выделяющееся в этих зонах, используются при решении технологических задач. При сварке деталей, требующих большого подвода теплоты для прогрева кромок, применяют прямую полярность, при которой анод (плюсовая клемма Источника тока) подсоединяют к детали, а катод (минусовая клемма источника тока) — к электроду. При сварке тонкостенных изделий, тонколистовых конструкций, а также сталей, не допускающих перегрева (нержавеющие, жаропрочные, высокоуглеродистые и др.), применяют сварку постоянным током обратной полярности. В этом случае катод подсоединяют к свариваемой детали, а анод — к электроду. При этом не только обеспечивается относительно меньший нагрев свариваемой детали, но и ускоряется процесс расплавления электродного материала за счет более высокой температуры анодной зоны и большего подвода теплоты. Полярность клемм источника постоянного тока может быть определена с помощью раствора поваренной соли (половина чайной ложки соли на стакан воды). Если в такой раствор опустить провода от клемм источника тока, то у отрицательного провода будет происходить бурное выделение пузырьков водорода.
Читать далее »
Металл электрода в виде капель переходит в сварочную ванну. Схематично перенос металла электрода можно представить в следующем виде.
В начальный момент металл на конце электрода подплавляется и образуется слой расплавленного металла. Затем под действием сил поверхностного натяжения и силы тяжести этот слой металла принимает форму капли с образованием у основания тонкой шейки. Поперечное сечение шейки капли с течением времени уменьшается, что приводит к значительному увеличению плотности тока у шейки капли. Удлинение шейки продолжается до момента касания капли поверхности сварочной ванны. В этот момент происходит короткое замыкание сварочной цепи. Резкое возрастание тока приводит к разрыву шейки ив следующее мгновение вновь возникает, но уже между торцом электрода и каплей. Под давлением паров и газов зоны дуги капля с ускорением внедряется в жидкий металл сварочной ванны. При этом часть металла в виде брызг выбрасывается из зоны сварки. Затем процесс каплеобразования повторяется.
Время горения дуги и короткого замыкания составляет примерно 0,02—0,05 секунды. Частота и продолжительность короткого замыкания в значительной степени зависят от длины сварочной дуги. Чем меньше длина дуги, тем больше коротких замыканий и*тем они продолжительнее. Форма и размеры капель металла зависят от сварочного тока, состава и толщины электродного покрытия, положения шва. Перенос электродного металла крупными каплями происходит при сварке на малых токах электродами с тонким покрытием. При больших плотностях сварочного тока и при использовании электродов с толстым покрытием перенос металла происходит в виде потока мельчайших капель. Электродное покрытие снижает поверхностное натяжение металла. Кроме того, газообразующие компоненты, выделяя большое количество газов, создают в зоне дуги повышенное давление, которое способствует размельчению капель жидкого металла.
Читать далее »
Страниц: 1 2
Важным условием получения сварного шва высокого качества является устойчивость процесса сварки. Для этого источники питания дуги должны обеспечить возбуждение и стабильное горение дуги.
Возбуждение сварочной дуги начинается с короткого замыкания сварочной цепи — контакта между электродом и деталью. При этом происходит выделение теплоты и быстрое разогревание места контакта. Эта начальная стадия требует повышенного напряжения сварочного тока. В дальнейшем происходит некоторое уменьшение сопротивления дугового промежутка (вследствие эмиссии электронов с катода и появления объемной ионизации газов в дуге), что вызывает снижение напряжения до предела, необходимого для поддержания устойчивого горения дуги.
В процессе сварки при переходе капель электродного металла в сварочную ванну происходят очень частые короткие замыкания сварочной цепи. Вместе с этим изменяется длина сварочной дуги. При каждом коротком замыкании напряжение падает до нулевого значения. Для последующего восстановления дуги необходимо напряжение порядка 25—30 В. Такое напряжение должно быть обеспечено за время не более 0,05 секунды, чтобы поддержать горение дуги в период между короткими замыканиями. Следует учесть, что при коротких замыканиях сварочной цепи развиваются большие токи (токи короткого замыкания), которые могут вызвать перегрев в проводке и обмотках источника тока.
Читать далее »
Страниц: 1 2
|
|
