Все о сварке

Сварка стекла


Сварка стекла и ремонт лобового стекла автомобиля

Тот факт, что в промышленности в больших количествах используются неметаллы, отчасти объясняется существованием технологий, которые позволяют получать прочные соединения неметаллов, аналогичные сварным металлическим. Одной из таких технологий является сварка стекла.

Принцип и технология

В применении к металлам сварной шов – это установление новых кристаллических связей между веществами свариваемых деталей. Многие неметаллы не имеют кристаллической решетки. Однако их неразъемные соединения тоже принято называть сварными, по аналогии с металлическими.

Вещества, имеющие кристаллическую решетку, имеют вполне определенные температуры плавления. Аморфные материалы (в т.ч. ряд неметаллов) переходят в расплавленное состояние постепенно, температурный интервал при этом очень большой. В этом состоит специфическая особенность, благодаря которой технология сварки неметаллов представляет собой промежуточный вариант между двумя видами сварки – плавлением и давлением.

Этому виду обработки в современной промышленности подвергаются стекло, пластмассы, кварцевое стекло. Края заготовок нагревают до вязкого и липкого состояния и «склеивают» между собой под давлением. Когда, например, заваривается трещина в стекле, саму трещину и присадочный материал нужно нагреть до светло-красного состояния, чтобы кромки приобрели пластичность. Далее присадочный материал кладется по трещине волнистой линией, слегка придавливается и размазывается поперечными и круговыми движениями ладони. Таким образом, трещина оказывается затянутой вязким горячим стеклом.

Для обработки используется технология газовой сварки. Процесс разогрева осуществляется посредством водородно-кислородного пламени, при этом нагрев может быть общий или точечный. Такой способ дешев, относительно безопасен и экологически чист, так как при сгорании смеси не выделяется токсичных веществ.

Для составления смеси в прежние времена применялись резервуары, содержащие сжиженный водород и жидкий кислород. Сейчас существуют электролизно-водные аппараты. Стекло, как и ряд других неметаллов, при нагреве не окисляется, это позволяет использовать для работы с ним водородно-кислородную смесь. Пламя должно быть строго окислительное, не содержащее органических примесей, так как попадание углеродистого вещества в шов вызовет его помутнение за счет образования оксида кремния. Большого нагрева для обработки стекла не требуется.

Оборудование

В настоящее время для сварки водородно-кислородной смесью используются электролизно-водные аппараты. Принцип работы этого устройства – электролиз водного щелочного раствора за счет подачи постоянного тока.

Составные части аппарата: электролизер, регулятор мощности, блок защиты и регулирования, осушитель, корпус, трубки и собственно горелка.

Электролизер вмещает в себя электроды и прокладки между ними, состоящие из материала, не проводящего ток. Процесс электролиза происходит в этой секции аппарата. Отсюда газ подается в БЗР – в гидрозатвор (устройство защиты от обратного пламени), затем в осушитель и на горелку. Функция блока мощности – преобразование переменного тока в постоянный.

Другие виды обработки

Холодная сварка в классическом понимании этого слова – сращивание деталей посредством глубокой деформации материалов в местах соединений. «Холодная», поскольку процесс идет без разогрева, при комнатной температуре, за счет удаления слоя окислов, давления и образования новой кристаллической решетки. Применяется эта технология главным образом для обработки металлов.

Но в обиходе в понятие «холодная сварка» часто вкладывается совершенно другой смысл. Когда говорится, например, о ремонте лобового стекла, имеется ввиду методика, никакого отношения к сварочному процессу не имеющая. Как правило, речь идет о специальной технологии склеивания стеклянных или пластиковых деталей специальными двухкомпонентными составами на основе эпоксидной смолы с добавлением различных наполнителей.

Основная паста пластична, при смешении с отвердителем быстро схватывается (чаще за пять-десять минут), а через час уже можно проводить механическую обработку (сверлить, шкурить и так далее). Холодная сварка бывает многих разновидностей, применяется для металлов, стекла, керамики, дерева. В зависимости от вида клея обработка может быть действительно холодная, но некоторые составы выдерживают повышенные температуры, до 200 – 260 градусов. Клей бывает разных цветов или прозрачный – эта разновидность больше всего подходит для обработки стекла, например, лобового.

Инструмент и последовательность действий

Выбирая состав, следите, чтобы коэффициент прозрачности у него и у стекла совпадали. Лучше подобрать такой, у которого время затвердевания минимально, и ускорить этот процесс дополнительно с помощью ультрафиолетовой лампы. Кроме лампы потребуется мост с инжектором, насос (чтобы убрать воздух с поврежденной поверхности лобового стекла), желательно дрель, скрайбер (для очистки поверхности и расширения трещины).

Нужно просверлить отверстие в двух миллиметрах от края трещины и расширить ее на это расстояние. Промыть обрабатываемый участок лобового стекла специальной жидкостью. Установить инжекторный мост, заполнить трещину клеем. Убрать мост, просушить клей с помощью ультрафиолетовой лампы. После окончательного затвердевания отполировать рабочий участок.

Подобная холодная обработка лобового стекла поможет сделать место повреждения практически незаметным.

Очистка поверхности

Иногда возникает необходимость в очистке лобового стекла от затвердевших капель металла после сварки. Процесс достаточно сложный, кали не отковырнешь ни гвоздем, ни, тем более, ногтем. Чтобы их убрать, можно использовать Пентамаш Э4. Это промышленный состав на основе соляной кислоты, представляющий из себя комплексную смесь кислот, ингибиторов коррозии и активных добавок. Состав разводится водой в соответствии с технической инструкцией. Убрать окалину также можно попытаться при помощи воды и наждачки 2000.

Похожие статьи

goodsvarka.ru

Сварка стекла

В данной статье мы решили поднять вопрос интересный в первую очередь специалистам. Речь пойдет о получение герметичного вывода (или ввода), который еще называют гермовводом. Он состоит из металлического корпуса, контактов и стекла, которые, соединенные вместе, образуют абсолютно герметичный узел. Чтобы получить такой узел потребуется специальная сварка стекла.

Идея публикации родилась из недостатка конкретики по данному вопросу сварки стекла. И это несмотря на то, что в СССР этот вопрос был детально изучен и серийно производились изделия, состоящие из стекла, сваренного с другими материалами. Однако сегодня трудно найти в свободном доступе наработки того времени.

  Из общей информации, присутствующей в интернете, сложно получить конкретные данные для реализации определенных идей эмпирически – на практике. Мы решили восполнить этот недостаток путем публикации технологического процесса частного случая производства гермоввода. Информация станет полезной для людей, занятых проблематикой сварки стекла и получения неразъемных соединений стекла и металла, керамики, различных сплавов.

Предварительная информация. Многочисленные исследования показали, что для сварки стекла не эффективны процессы, связанные со сваркой плавлением, другими словами, традиционные методы сварки металла для стекла абсолютно не подходят.  Наибольшую перспективу для создания неразъемных соединений со стеклом представляет диффузионная сварка.

Диффузионную сварку лучше всего производить в вакуумных печах, однако допускается ее проведение в соляных ваннах, что несколько осложняет технологический процесс.

Технологический процесс изготовления гермоввода (дифсварка)

Прим. Эту операцию можно пропустить, не критично.

Металлокорпус с контактами и стеклом собирают в графитовую оснастку, которая обеспечивает ориентацию деталей узла друг относительно друга согласно чертежа и предотвращает схватывание (сварку) стекла с оснасткой. Графит должен выдерживать высокие температуры. Графитовые приспособления обезгаживаются один раз. Повторное обезгаживание не требуется.

Оборудование: вакуумная печь СНЗ:

Режим обезгаживания:

Металлодетали (контакты и корпус гермоввода) обезжирить в бензине или любом другом растворителе, обеспечивающем полное удаление жира с поверхности металла.

Материал: Ацетон ЧДА

Просушить на воздухе в вытяжном шкафу до полного удаления запаха растворителя.

Операции выполнять пинцетом. Брать руками детали запрещается.

Осмотреть стеклянные заготовки. Они должны быть чистыми, без включений. Если есть грязь, следует промыть стеклянные бусы в растворителе до полного ее удаления.

Оборудование: вакуумная печь СНЗ

Собранные в приспособление узел установить в контейнер печи. Закрыть колпак печи и произвести сварку по следующему режиму:

Прим. В процессе сварки следить за поддержанием необходимого давления аргона в камере. При сварке в вакууме без напуска аргона наблюдалось вспенивание стекла – по-видимому, стекло готовилось при атмосферном давлении и находящийся в нем газ в вакуумной среде начинает расширяться.

Произвести осмотр узлов панелей с гермовводами при помощи лупы.

Инструмент: лупа ЛП1-4Х

 Допускаются:

Похожее

svarka-master.ru

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Cтраница 1

Сварка стекла требует относительно невысокого нагрева, поэтому с этой целью обычно используется пламя светильного газа горящего в воздухе.  [1]

Сварка стекла требует относительно невысокого нагрева. Поэтому для данной цели используется обычно городской газ.  [2]

Сварку стекла можно производить при условии, что свариваемые детали имеют одинаковые или близкие коэффициенты линейного термического расширения. Торцы свариваемых изделий должны быть свежесколотыми и чистыми. Сварочные работы производят на сварочных станках. Для сварки стандартных фасонных частей применяют главным образом станки типа А320 - 01, а также другие станки, используемые в электровакуумном производстве.  [3]

Высокочастотная установка для сварки стекла состоит из генератора тока, сварочного станка типа А320 - 01 для закрепления свариваемых деталей и приспособления для закрепления горелок и фидера. Во избежание перегрева наконечников горелок на них устанавливается латунный холодильник, по которому циркулирует холодная вода.  [4]

Учитывая изложенное, процесс сварки стекла должен быть разделен на две стадии нагрева стекла от комнатной температуры до 500 - 700 С и от 500 - 700 С до температуры сварки.  [5]

В настоящее время в промышленности применяется сварка стекла, кварцевого стекла и некоторых органических пластмасс; возможна также сварка ряда огнеупорных материалов и некоторых других неметаллов.  [6]

В настоящее время в промышленности применяется сварка стекла, кварцевого стекла, некоторых органических пластмасс. При сварке этих материалов свариваемые кромки разогреваются до перехода в пластичное и вязко-текучее состояние. В результате кромки становятся липкими и могут прочно соединяться вместе при некотором давлении. Так, например, в случае необходимости заварки трещины в тонком стекле, кромки трещины и конец присадки разогревают до светло-красного каления; при этом стекло становится достаточно пластичным и текучим. Затем, создав сцепление присадки с нагретыми кромками трещины приложением небольшого давления рукой на присадку, производят поперечными движениями присадки как бы ее размазывание по трещине, затягивая ее тянущимся нагретым стеклом.  [7]

Схема действия ( ig. J ВЫЙДЯ ИЗ огня горелки. 3 ( шы обогрева со.  [8]

В этой главе рассматривается заварочное оборудование, предназначенное, главным образом, для сварки стекла.  [9]

Схема действия ( 19 - 1, ВЫЙДЯ ИЗ огня горелки. 3QHb [ обогрева со.  [10]

В этой главе рассматривается за варочное оборудование, предназначенное, главным образом, для сварки стекла.  [11]

Допуск к работе с электрифицированным инструментом лиц, не имеющих соответствующей квалификации, не разрешается, а работающие с пистолетами и на сварке стекла должны иметь специальные удостоверения.  [12]

В последние годы освоена сварка обычного и кварцевого стекла, а также некоторых огнеупорных материалов. При сварке стекла соединяемые кромки нагревают до температуры, при которой они становятся вязкими, после чего их соединяют внешним механическим воздействием, используя при этом присадочный материал. Например, гари заварке трещины в стекле последнее нагревают до пластичного ( тягучего) состояния и затем нажатием руки на присадочный материал соединяют его с нагретым основным материалом. Так как сварка стекла требует сравнительно невысокого нагрева, обычно производят нагрев пламенем светильного газа, горящего в воздухе.  [13]

Однако этот способ соединения керамических заготовок, не обеспечивающий воспроизводимости характеристик получаемых изделий, неприемлем для серийного производства. Кроме того, его невозможно применять для сварки стекол.  [14]

Сваривают титан, цирконий и гафний, молибден, вольфрам, коррозионно-стойкую сталь, бескислородную медь. Алюминий, магний и их сплавы, а также тонкую фольгу любых металлов сваривают лучом импульсного действия. Возможна сварка стекла и керамики.  [15]

Страницы:      1    2

www.ngpedia.ru

Сварка металлов с керамическими и стеклообразными материалами

Главная » Статьи » Профессионально о сварке » Технологии сварки

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!

Состав и основные свойства материалов

Стекло

Стекло — аморфный материал, получаемый путем сплавления стеклообразующих оксидов типа SiO2, В2О3, Р2О5, Al2O3. В соответствии с этим различают классы стекол — силикатные, боратные, германатные, фосфатные, алюминатные и др. Наибольшее распространение получили силикатные стекла (табл 36.1)

По назначению стекла могут подразделяться на большие группы:

Оптические стекла — это однородные прозрачные неокрашенные специально стекла (табл. 36.2).

Электротехнические стекла находят применение главным образом в электровакуумной промышленности. Ряд электротехнических стекол были специально разработаны для получения надежных соединений с металлами. Коэффициенты их линейного расширения в некоторых случаях близки с отдельными металлами и сплавами (табл. 36.3).

Определяющим свойством стекла является его способность постепенно и непрерывно изменять вязкость в определенном интервале температур. Вязкость стекла в точке трансформации равна 1012.3 Па*с. До температуры трансформации стекло находится в хрупком состоянии, а выше этой точки оно обратимо переходит в вязкое состояние и не разрушается ни при механических ударах, ни при внезапном резком увеличении температуры.

Ситаллы

Ситаллы — это искусственные материалы, полученные путем кристаллизации стекол определенного состава. Для получения ситаллов необходимо выбрать соответствующий состав стекла, ввести в этот состав катализатор кристаллизации и сварить стекло, а затем провести специальную термическую обработку.

Назначение термической обработки состоит в том, чтобы обеспечить, во-первых, образование максимального числа центров кристаллизации; во-вторых, необходимую степень закристаллизованности; в-третьих, заданный фазовый состав ситалла.

В зависимости от химической природы ситаллы классифицируются следующим образом: ситаллы сподуменового состава (СО—115М) ситаллы кордиеритового состава и свинецсодержащего состава.

Керамика

К традиционной керамике относят изделия из глины и кремнезема, которые являются основными компонентами керамики, фаянса, фарфора, эмалей и других материалов.

В настоящее время наряду с многокомпонентной оксидной керамикой широко используют в промышленности несколько групп новых материалов:

1. Керамика чистых оксидов на основе Al2O3 (корунды), SiO2, ZrО2, ТhО2, BeO, MgO, а также шпинель (MgAl2O4) и форстерит Mg2SiO4 (табл. 36 4).

2. Бескислородная керамика на основе нитридных и карбидных соединений (Si3N4, SiC, TiC и др), а также комбинированная керамика на основе оксикарбидов и оксинитридов (миалоны и др.).

3. Магнитная керамика, основа которой — оксиды Fe2O3, MnO, NiO (ферриты).

4. Пьезокерамика на основе титаната, цирконата свинца (ЦТС-19).

Кроме того, промышленность постоянно разрабатывает новые виды керамических материалов. Наиболее распространенной керамикой являются разные марки керамики на базе оксида алюминия, так называемые высокоглиноземистые керамики. Так, на основе оксида алюминия разработана большая группа керамических материалов (табл. 36.4).

Керамика относится к хрупким материалам, поэтому ее реальная прочность примерно на три порядка меньше теоретической. Прочность керамических материалов определяется их составом и микроструктурой (табл. 36.5).

Металлы и сплавы для сварки со стеклом, ситаллом и керамикой

При правильном конструировании сварного узла температурные коэффициенты линейного расширения (ТКЛР) стекла, керамики и металла должны быть максимально согласованы. В противном случае напряжения, возникающие при изменении температуры, могут привести к разрушению сварного соединения. Наиболее широко для соединения со стеклом и керамикой используют железоникблевые сплавы, ковар, нержавеющую сталь, а из чистых металлов Сu, Ni, Ti, Al, Mo, Wi и некоторые другие. Основные свойства металлов, которые могут быть использованы при разработке металлокерамических и металлостеклянных узлов, приведены в табл. 36.6.

Свариваемость материалов

Способы сварки плавлением, как правило, непригодны для соединения металлов с керамическими и стеклообразными материалами вследствие природной несовместимости соединяемых композиций. Наибольшую перспективу создания неразъемных соединений из стекла и керамики имеет диффузионная сварка (ДС).

На свариваемость стекла, ситаллов и керамики с металлами существенное влияние оказывает их химический состав, структура, состояние поверхности, наличие и концентрация неравновесных дефектов, а также ряд других физико-химических свойств соединяемых материалов. Так, на свариваемость керамики с металлами влияет ее микроструктура, т. е. увеличение размеров зерен керамики, содержащей стеклофазу, приводит к уменьшению протяженности границ и, следовательно, участков наиболее активного взаимодействия.

Наличие стеклофазы в керамике ускоряет процесс сварки, соединение получается более прочным. При сварке керамики, не содержащей стеклофазы, например ВК100-2, с металлами, требуются большие энергозатраты, чем для керамики с наличием стеклофазы (ВК94-1).

Природа и механизм образования соединения

Необходимым условием образования сварного соединения металлов со стеклом и керамикой является химическое взаимодействие, механизм которого зависит от свойств элементов. В условиях ДС наиболее вероятны две топохимические реакции — присоединения (1) и замещения (2):

По механизму реакции (1) взаимодействуют d-элементы периодической системы Менделеева, практически все переходные металлы и сплавы на их основе (Fe, Ni, Со, W, Mo, Мn и т. д.), а по схеме реакции замещения (2) взаимодействуют s- и р-элементы — непереходные металлы (Al, Mg, Be, Li) и их сплавы. Поэтому разработка технологии ДС стекла и керамики с металлами должна производиться как с учетом физико-химических свойств соединяемых композиций, так и с учетом топохимических процессов, происходящих в зоне контакта.

Причины образования дефектов

Наиболее распространенным дефектом металлостеклянных и металлокерамических узлов является образование трещин из-за высокого уровня остаточных напряжений, вызванных большим различием коэффициентов термического расширения соединяемых материалов. Согласование теплового расширения соединяемых материалов устраняет опасность возникновения термических напряжений. Соединять материалы с несогласованными ТКЛР также возможно, но толщины металлической детали при этом сильно ограничены.

Технология сварки

Подготовка стекла, ситалла и керамики

Химическая очистка в сочетании с ультразвуковой обработкой стекла и керамики является наиболее эффективным способом получения качественной поверхности под сварку. Термическое обезжиривание обычно применяется в сочетании с химической очисткой, а очистка в поле ультразвука в сущности является разновидностью химической очистки, так как в качестве рабочих жидкостей применяются различные химические вещества и соединения. Очистка поверхности перед диффузионной сваркой в сущности сводится к трем основным процессам: обезжириванию, удалению механических загрязнений и травлению поверхности. Наиболее часто применяют первые два способа обработки, а к травлению прибегают только в случае необходимости изменения структуры поверхностного слоя.

Подготовка металлов к сварке

Химические активные металлы (s- и р-элементы) и сплавы на их основе перед соединением со стеклом, ситаллом и керамикой тщательно очищаются от посторонних загрязнений, а также от оксидов, присутствующих на их поверхности. Переходные металлы (d-элементы) и сплавы на их основе, как правило, перед соединением со стеклом и керамикой проходят специальную обработку, связанную с созданием на их поверхности тонких слоев оксидов низшей валентности.

Режимы сварки

При разработке технологии ДС стекла и керамики с металлами широко используют промежуточные прокладки. Назначение прокладок главным образом сводится к снижению энергетических параметров сварки, остаточных напряжений в зоне соединения и активации соединяемых поверхностей. Некоторые режимы диффузионной сварки стекла и керамики с металлами приведены в табл. 36.7.

Особенности конструкции металлостеклянных и металлокерамических узлов

Конструкции узлов металлов с неметаллами разделяют на три группы (рис. 36.1).

1. Соединения, в которых металл охватывает стекло или керамику, при этом ТКЛР металла имеет большее значение, чем неметалла. Такие соединения называют охватывающими (рис. 36.1, а—в).

2. Соединения, в которых керамика или стекло охватывают металлическую деталь, называют внутренними спаями или соединениями (рис. 36.1, г).

3. Соединения, когда металлическая деталь сочленяется с неметаллической по плоскости торца; поэтому они и называются плоскими или торцовыми соединениями (рис. 36.1, д—ж).

Возникновение больших и опасных напряжений в таких соединениях компенсируют следующими способами: использованием металлов небольших толщин и возможно меньшего диаметра; применением для соединений пластичных материалов, позволяющих несколько ослаблять напряжения; использованием более низких температур при получении соединения, а также применением медленного охлаждения в процессе сварки с чередованием промежуточных отжигов.

www.autowelding.ru


Смотрите также