Все о сварке

Способы сварки плавлением


3.2.1. Способы сварки плавлением

Способы сварки плавлением в производстве сварных конструкций используются не в одинаковой степени. Наиболее распространены дуговые способы плавящимся электродом – сварка покрытыми электродами, полуавтоматические и автоматические способы сварки проволокой сплошного в среде защитных газов, под флюсом порошковой проволокой, самозащитной проволокой.

Дуговые способы обладают различными техническими характеристиками и экономическими показателями, поэтому выполняются с различной эффективностью.

В нашей стране в промышленности к началу 80-х годов соотношение было таково: 32 % – сварка штучными электродами, 51 % – полуавтоматическим способом сварки (в защитных газах сплошной и порошковой проволокой и под флюсом), 14 % – автоматической сваркой под флюсом и в защитных газах и около 3 % – другие дуговые способы сварки плавлением. В целом же по народному хозяйству доля РДС выше – 41 %, а суммарная доля автоматических и полуавтоматических способов сварки – 55 %.

Остановимся на общих характеристиках этих способов сварки.

РДС обладает относительно низкой производительностью. Коэффициент наплавки aн составляет 7–14 г/А·ч, в то время как при сварке под флюсом 14–20 г/А·ч и при сварке в СО2 12–24 г/А·ч. Применяя диаметр проволоки 3–6 мм, сварку ведут на токе 200–350 А, при этом плотность составляет 10–18 А/мм2. В то же время более производительная сварка под флюсом проводится в основном диаметром 2–6 мм на токах 200–1200 А при плотности 35–125 А/мм2. Повышение же скорости плавления металла при РДС за счёт увеличения диаметров электродов тока является нежелательным, так как приводит к ухудшению формирования шва, затрудняет сварку в вертикальном и потолочном положениях.

РДС относится к трудоёмким способам, поэтому выполняется рабочими более высокой квалификации.

Сварка покрытыми электродами имеет ряд разновидностей, характеризующихся различной производительностью. К ним можно отнести сварку электродами диаметром 8–10 мм, повышение производительности на 15–30 %, сварку спаренным электродом – на 20–40 %, при сварке пучком электродов – на 40–50 %. Имеют применение и другие разновидности, например добавление в покрытие проволоки железного порошка.

РДС достаточно универсальна, маневренна и имеет относительно низкие капитальные затраты, в то же время недостатки её при значительных объёмах применения отрицательно влияют на показатели производства сварных конструкций.

Полуавтоматические механизированные способы сварки сплошной и порошковой проволоками в защитных газах.

При изготовлении сварных конструкций предпочтение отдаётся полуавтоматической сварке в защитных газах. Сварка сплошной проволокой выполняется в СО2, в смесях СО2+Аr или СО2+Аr+О2.

Преимущества:

1) высокая степень концентрации энергии дуги, что увеличивает глубину проплавления, а при повышении скорости сварки имеет малую зону структурных превращений и вызывает малые деформации конструкций;

2) при полуавтоматической сварке можно выполнять швы без перерывов, уменьшить остановки, тогда отпадает необходимость заварки кратеров;

3) высокая производительность способа с малыми трудовыми затратами и расходом электронной проволоки;

4) проще техника сварки, так как ванна не закрыта шлаком.

Недостатки:

1) необходимость газовой защиты жидкой ванны;

2) малая маневренность из-за привязанности сварной горелки к подающему механизму полуавтомата и меньшей доступности в стеснённых местах в сварных конструкциях.

При сварке сплошной проволокой диаметром 1,2–1,6 мм на обратной полярности в чистом СО2 потери проволоки на разбрызгивание и угар могут достигать 10–12 %, это не только снижает эффективность способа, но и ухудшает формирование шва, вызывает дополнительные затраты на зачистку горелки и поверхности металла от брызг. Поэтому полуавтоматическую сварку сплошной проволокой производят в смесях Аr + (10–20 %) СО2 или 75 % Аr + 20 % СО2 + + 5 % О2, что снижает потери проволоки на разбрызгивание до 2,5–5 %. Существуют и другие меры борьбы с разбрызгиванием: сварка с оптимальной скоростью, поддержание постоянства длины дуги за счёт стабилизации напряжения источника питания, скорости подачи проволоки и вылета электрода, очистка проволоки от ржавчины, прокаливание её при Т = 200–250º в течение двух часов, выполнение сварки импульсной дугой.

Кроме полуавтоматической сварки в защитных газах, при сварке швов сечением свыше 30 мм иногда применяют полуавтоматическую сварку под флюсом. Техника выполнения сварки при этом требует соответствующего навыка.

Исходя из техники сварки, производительности, трудоёмкости полуавтоматические способы во многих случаях целесообразно применять вместо РДС штучными электродами.

Автоматизированные способы сварки

Из этих способов наиболее широко применяется дуговая сварка сплошной проволокой под флюсом и в защитных газах, а также ЭШС.

В этом случае механизируются и автоматически выполняются все операции, сопутствующие сварке, за исключением ручного включения автомата в работу. Следует отметить, что в производстве сварных конструкций необходимы способы и оборудование с ручным уровнем механизации и автоматизации операции сварки. Эта необходимость вызвана различной эффективностью применения оборудования в конкретных условиях, которые диктуются конструктивными особенностями изделий, их серийностью, требованиями к ним и их производству и т.д.

Автоматические способы производительны, обеспечивают высокое качество сварных соединений. Несмотря на высокую производительность, высокое качество сварных соединений, экономию сварных материалов и электроэнергии они в производстве сварных конструкций применяются ещё недостаточно. Среди способов сварки плавящимся электродом на долю автосварки под флюсом и в защитных газах приходится 13,6 %, а на ЭШС всего 0,8 %. Это объясняется рядом обстоятельств, к основным из которых можно отнести следующие: недостаточную универсальность этих способов и технологичность создаваемых сварных конструкций, невозможность выполнения швов в труднодоступных местах, сложность сварки криволинейных швов и швов, располагающихся в различных пространственных положениях, необходимость создания специализированных рабочих мест и оснащение их соответствующим вспомогательным оборудованием и дополнительные затраты на это оборудование, исключающие нормативную окупаемость. Для более полного их использования необходимо создать соответствующие организационные условия и переоснастить действующие производства сварных конструкций.

В настоящее время развитие и расширение автоматизированных способов сварки осуществляется:

Подвесные автоматы с полной автоматизацией сварочных операций управляются дистанционно по жёсткой программе и могут выполнять поиск шва, возбуждение процесса сварки, копирование шва, заварку кратера и возврат в исходное положение. Высокая производительность процесса и качества сварки ставит автоматические дуговые способы сварки плавящимся электродом вне конкуренции.

ЭШС может выполняться электродными проволоками, плавящимся мундштуком с различными присадками и т.д. Соединения в основном стыковые δ от 50 до 60 мм и практически до любых толщин. Такие соединения, кроме ЭШС, можно выполнять многопроходной дуговой сваркой в узкий зазор. При этом соединения обладают высокими свойствами, и для снятия остаточных напряжений требуется только высокий отпуск.

В отдельных случаях применяется автоматическая дуговая точечная сварка (АДТС). Она выполняется в СО2 при сварке деталей нахлесточных соединений δ = 5–6 мм без предварительной пробивки отверстий, а также под слоем флюса при сварке деталей больших толщин по предварительно высверленным отверстиям. Соединения качественные, процесс легко автоматизируется, могут выполняться без снятия окалины на горячекатаном прокате. Она оказывается более перспективной при изготовлении крупногабаритных плоскостных конструкций, где доступ сварочного инструмента возможен только с одной стороны.

Среди дуговых способов сварки имеется перспективный способ сварки неплавящимся электродом (вольфрамовым и др.) в среде инертных газов (в основном Ar). Им свариваются конструкции из Al, Mg, Ti сплавов, нержавеющих сталей. Соединения в основном стыковые, бортовые, толщина металла 3–4 мм без разделки кромок. С применением присадочной проволоки можно сваривать угловые швы в тавровых и нахлесточных соединениях, а стыковые – δ >  4 мм, но с обязательной разделкой кромок.

В группу сварки неплавящимся электродом входит и сварка угольным электродом, осуществляемая в СО2 или без защиты.

studfiles.net

4.2 Способы сварки плавлением

Все способы сварки плавлением относятся к термическому классу. Наиболее распространенными видами сварки плавлением являются дуговая и газовая.

4.2.1 При дуговой сварки источником нагрева является дуга, которая горит между свариваемым изделием и одним или двумя электродами. Электроды могут быть плавящимися и неплавящимися (вольфрамовыми, угольными). Сварочная дуга представляет собой электрический разряд в ионизированной газовой среде, сопровождаемый выделением значительного количества тепла и световой энергии. Температура в столбе дуги составляет около 7000оС, а в конце электрода и в месте сварки – 2400-2600°С.

Дуговая сварка может выполняться как на переменном так и на постоянном токе. Для сварки на переменном токе используются сварочные трансформаторы (рис. 3,а,б) в которых трансформатор 1 снижает напряжение сети до напряжения холостого хода (60-80В), а дроссель 2 служит для регулирования тока и получения падающей вольтамперной характеристики.

Для сварки на постоянном токе применяются сварочные генераторы и выпрямители. Наибольшее распространение получили генераторы с самовозбуждением (рис. 3, в). Магнитные потоки Фп и Фр создаваемые обмотками 1 и 2, взаимодействуя друг с другом обеспечивают получение падающей характеристики. Регулирование силы тока производится сдвигом щеток 3,4 на поверхности якоря 5, либо путем секционирования 6 обмотки 2 (грубое регулирование). Плавное (точное) регулирование производится реостатом 7.

Для сварки наиболее распространены селеновые и кремневые выпрямители. По сравнению с генераторами они имеют высокие динамические характеристики (время восстановленияUхх после К.З.) просты и надежны в эксплуатации. Однако мощность их ограничена из-за нагрева полупроводников. Дуговая сварка подразделяется на ручную, автоматическую, газоэлектрическую и др.

Рис 4.2 Схемы сварочных трансформаторов (а, б) и генератора (в).

4.2.2 При ручной дуговой сварке подача электрода и перемещение дуги вдоль свариваемых кромок производится вручную. Наибольшее применение имеет ручная дуговая сварка плавящимся электродом. Плавящиеся электроды представляют собой проволочные стержни с нанесенными на них покрытиями. Стержень электрода изготавливают из специальной сварочной проволоки (ГОСТ 2246-70). В состав покрытия электродов входят стабилизирующие (Ca, Na, K и др.), шлакообразующие (марганцовистая руда, полевой шпат, рутил, мрамор), раскисляющие (ферромарганец, ферросилиций); легирующие (феррохром, ферромолибден) и связующие (жидкое стекло) составляющие. Основное назначение покрытия стабилизировать горение дуги, обеспечить надежную защиту металла от окисления, дополнительно раскислять и легировать шов.

При ручной сварки дугу возбуждают обычно прикосновением торца электрода к свариваемому изделию с последующим отводом его на расстояние 3-6мм. Схема процесса сварки показана на рис 4.3. После зажигания дуги между концом стержня электрода 7 и заготовкой 1 и отвода электрода на требуемое расстояние начинается устойчивое горение дуги. При этом расплавленный металл каплями стекает в сварочную ванну 4. В месте со стержнем плавится покрытие электрода 8, образуя газовую защитную атмосферу 6 вокруг дуги и шлаковую ванну 5 на поверхности расплавленного металла. По мере движения дуги происходит кристаллизации сварочной ванны и образование сварочного шва 2. Жидкий шлак на поверхности шва после затвердевания образует шлаковую корочку 3.

Рис 4.3 Схема процесса ручной дуговой сварки.

Расчет параметров режима ручной дуговой сварки необходимо начинать с выбора электрода, определения силы сварочного тока, напряжения и длинны дуги.

Электроды для ручной сварки следует выбирать прежде всего в зависимости от марки свариваемых сталей и от требуемых механических свойств получаемого соединения. При выборе типа и марки электродов необходимо пользоваться ГОСТ 9466-75 и ГОСТ 9467-75. При этом тип электродов не следует смешивать с маркой (промышленным обозначением). Марка электрода присваивается обычно в зависимости от состава покрытия, причем одному типу по ГОСТ могут соответствовать несколько марок электродов. Например типу Э42 соответствует марки электродов ОММ-5,ЦМ-7 и др.

Электроды этого типа обеспечивают временное сопротивление разрыву (σв) шва не менее 420 МПа (42 кг/мм2).

Диаметр электрода dэ выбирают в зависимости от толщины свариваемого металла, положения шва в пространстве и размеров изделия. Практические рекомендации по выбору диаметра электрода dэ при сварке швов стыковых соединений следующие:

Толщина металла, мм

1,5-2

3,0

4-8

9-12

13-15

16-20

24-30

Диаметр электрода dэ, мм

1,5-2,0

3,0

4-5

4-5

5,0

5-6

6-8

Величина сварочного тока Iсв определяется в зависимости от диаметра электрода. В общем случае для определения Iсв можно пользоваться зависимостью Iсв = к∙dэ,

где: к - коэффициент пропорциональности. Для электродов из мало-углеродистой и низколегированной сталей к = 40…50; для высоколегированных электродов к = 35...4О.

Длина дуги lд оказывает существенное влияние на качество шва. При выборе lд следует учитывать, что чем короче дуга, тем выше качество шва, т.к.в этом случае больше глубина проплавления, менее окисляется сварочная ванна, меньше потерь на разбрызгивание и т.д. Однако чрезмерное уменьшение длины дуги ухудшает качество формирования шва и может привести к короткому замыканию. Для определения нормальной длины дуги при сварке нижних и горизонтальных швов необходимо пользоваться формулой:

lд = 0,5dэ + 1, мм

Сварку вертикальных и потолочных швов следует вести укороченной дугой на 50% и более. Напряжение горения дуги Uд при величине тока более 40-50А зависит только от длины дуги и обычно составляет 18-20В. Определяется во формуле:

Uд = α + β lд,

где α и β – опытные коэффициенты, зависящие от рода металла и других факторов (для стальных электродов α = 10В, β = 2В).

Ручная дуговая сварка применяется для получения разнообразных сварных конструкций для сварки криволинейных труднодоступных швов, при проведении монтажных и ремонтных работ. Сваривают обычно металл толщиной от 1,5 до 30мм, Основными видами сварных соединений являются стыковые нахлёсточные, тавровые, угловые, торцевые, (рис. 4.4, а-г). Швы можно получать с различным расположением в пространстве: горизонтальные, нижние, вертикальные, потолочные (рис. 4.4, д). Наиболее удобными при сварке являются горизонтальные и нижние швы. При выполнении вертикальных и потолочных швов трудоёмкость увеличивается соответственно на 20-25% и 40-60%. Для выбора видов сварных соединений и размеров подготавливаемых кромок следует пользоваться ГОСТ 5624-60 и ГОСТ 11534-75.

Между кромками свариваемых элементов обычно для улучшения проварки оставляют зазор от 0 до 4.0 мм и притупляют угол раскрытия кромок на величину 2-15 мм для предупреждения прожога листов. Сварка деталей толщиной до 10 мм обычно производится за один проход, и полученный шов называют однослойным (рис. 4.4, е). При сварке изделий для получения шва заданных размеров электрод подаётся вверх или вниз по мере плавления, перемещается вдоль оси шва и перемещается в поперечном направлении (рис. 4.4, ж).

Рис. 4.4 Виды сварочных соединений и швов.

4.2.3 При автоматической дуговой сварке под флюсом (рис.4.5) дуга 1 возникает между свариваемым изделием 2 и голой электродной проволокой 3. Процесс горения дуги происходит под флюсом 4, который подается из бункера 5. При горении дуги часть флюса плавится, образуя жидкий шлак 6, который прикрывает жидкий металл 7. Кристаллизующийся металл образует шов 8, покрытый шлаковой корочкой 9. Подача электродной проволоки в дугу осуществляется механизмом подачи 10. Подвод тока к проволоке и ориентация ее конца по отношению к свариваемым кромкам достигается при помощи мундштука 11.

Рис. 4.5 Схема автоматической дуговой сварки под слоем флюса

В процессе сварки сила сварочного тока достигает 2000 А и более. Для сварки применяется гранулированные флюсы, в состав которых обычно входят ферросилиций, марганцовистая руда, известняк, плавиковый шпат, глинозем и др. Размер (диаметр) гранул флюса составляет 1-3 мм. По назначению флюсы подразделяются для сварки углеродистых, легированных сталей и цветных металлов.

Дуговая сварка под флюсом производится автоматическими сварочными головками или самоходными тракторами. Основным назначением их является подача электродной проволоки в дугу и вдоль шва, а также поддержание постоянного режима сварки в течение всего процесса.

Автоматическая сварка под флюсом применяется в серийном и массовом производстве для выполнения длинных прямолинейных и кольцевых швов толщиной от 2 до 100 мм. Автоматическая сварка широко применяется в котлостроении, судостроении и других отраслях машиностроения и строительства.

Основными преимуществами автоматической сварки под флюсом по сравнению с ручной дуговой сваркой являются:

- лучшее качество шва, так как слой флюса, шлак и образующийся газ надежно защищает дугу и расплавленный металл от взаимодействия с воздухом;

- улучшение структуры шва и уменьшение его хрупкости;

- постоянство размеров и свойств шва;

- уменьшение потерь электродного материала;

- большая глубина проплавления шва;

- возможность сварки изделий толщиной до 20мм за один проход без подготовки кромок;

- повышение производительности в 10-25 раз (до 100 м/ч и более).

4.2.4 При газоэлектрической сварке (рис. 4.6) дуга 1 и сварочная ванна жидкого металла 2, образующаяся при плавлении основного 3 и электродного 4 или присадочного материалов, защищается струёй защитного газа 6, который подают в горелку 7 с соплом 8. Подвод тока к электроду производится через мундштук 9. Подача электродного и присадочного материалов может осуществляться роликовым механизмом 10. В качестве защитных применяют инертные (Ar, He) и активные (CO2) газы.

Наибольшее применение получили аргонно-дуговая сварка и сварка в среде углекислого газа. Аргон для сварки поставляется в стальных баллонах под давлением 15 МПа, а углекислый газ в сжиженном состоянии под давлением 7 МПа. Рабочее давление газов регулируется с помощью редукторов и составляет 0,02…0,05 МПа.

Аргонно-дуговую сварку (АДС) осуществляют неплавящимися и плавящимися электродами. Сварка неплавящимся электродом (W) производится на переменном или постоянном токе (рис. 4.6, а). Для сварки конструкционных сталей, жаропрочных сплавов применяют дугу постоянного тока с прямой полярностью. Для сварки Al, Mg и их сплавов следует применять постоянный ток обратной полярности, при этом в результате катодного распыления на поверхности металла разрушаются оксидные и нитридные плёнки.

АДС плавящимся электродом (Ø 0,6…3 мм) обычно проводят постоянным током обратной полярности, при этом достигается высокая плотность шва и уменьшение разбрызгивания металла. В целом АДС применяют для сварки ответственных конструкций из различных металлов и сплавов, в том числе тонкостенных изделий (до 0,1 мм).

Сварка в среде углекислого газа (CO2) обычно осуществляется на постоянном токе с обратной полярностью (рис. 4.6 б). В процессе сварки, подаваемый через горелку CO2 диссоциирует с образованием атомов кислорода и оксида углерода. Сварка в CO2 является наиболее экономичным способом при сварке малоуглеродистых и низколегированных сталей. Сварку в CO2 широко используют при изготовлении резервуаров, газопроводов большого диаметра, различной химической аппаратуры и других изделий толщиной 0,1…100 мм.

4.2.5 Электрошлаковая сварка (ЭШС) происходит за счет теплоты, выделяющейся при прохождении тока через расплавленный флюс (шлак). При такой сварке заготовки 1 (рис.4.7) располагают, вертикально, в зазор между ними, перекрытый медными водоохлаждаемыми ползунами 2, подают с помощью мундштука 3 одну или несколько электродных проволок. Процесс ЭШС начинается с возбуждения дуги между электродом и опорной пластиной 4. В результате горения дуги плавится флюс и над расплавленным металлом 5 образуется жидкий шлак 6, который перекрывает дугу (шунтирует) и она гаснет. Однако за счет омической теплоты продолжается процесс расплавления флюса, электродов и кромок основного металла, т.е. дуговой процесс переходит в электрошлаковый переплав.

В процессе сварки медные ползуны 2 вместе с механизмами подачи электродной проволоки и флюса перемещаются снизу вверх со скоростью равной скорости подъема уровня жидкого металла сварочной ванны с образованием сварного шва 8. Скорость движения регулируется автоматически.

Рис. 4.6 Схема процессов газоэлектрической сварки: а – в среде защитного газа (Ar) неплавящимся электродом; б – в средеCO2плавящимся электродом.

В качестве источников питания дуги используют сварочные трансформаторы, сварочный ток составляет 750-2000 А на каждый электрод. Электроды применяются в виде проволоки, пластин, лент, трубок.

Для образования жидкого металла при ЭШС углеродистых сталей используют флюсы АН-8, ФЦ-7, ОСЦ-45, АН-348. При сварке легированных сталей применяют флюсы на основе фтористого кальция.

Основными преимуществами ЭШС является: повышение производительности, возможностью сварки металла большой толщины (50-2000 мм) за один проход, повышения качества шва.

ЭШС широко применяют в тяжелом машиностроении при изготовления деталей мощных прессов, коленчатых валов судовьх двигателей, валов и роторов гидротурбин, котлов высокого давления и др.

4.2.6 При газовой сварке (рис. 4.8, а) основной 1 и присадочный 2 материалы нагреваются высокотемпературным газовым пламенем 3, горелки 4. При этом в месте сварки образуется ванна жидкого металла 5, при кристаллизации которого формируется шов. В качестве горючих газов чаще всего используется ацетилен, который при горении в струе технического кислорода дает высокую температуру пламени - 3150 °С. Ацетилен для сварки поступает из генераторов или из металлических баллонов. В баллоне ацетилен находится в смеси с ацетоном под давлением 1,5 ... 3,6 МПа. Для безопасности баллон с ацетиленом заполняют древесным углём, воздающим систему капиллярных сосудов. Технический кислород поставляется к сварочным постам по трубопроводам под давлением 0,5...1,6 МПа или в баллонах под давлением 15 МПа.

Рис. 4.7 Схема процесса электрошлаковой сварки

В зависимости от отношения кислорода к ацетилену (к = О2/С2Н2) газосварочное пламя может быть: нейтральным (к = 1), используется для сварки большинства металлов; науглероживающим (к < 1) - для сварки чугунов и высокоуглеродистых сталей: окислительным (к > 1), - для сварки цинка и латуни.

Схема одного из газосварочных постов покачана на рис.(4.8, б). Для понижения давления кислорода, поступающего из баллона 1, служит редуктор 2. Кислород под давлением 0,1.. 0,4 МПа и ацетилен от генератора 3 (р = 0,01...0,07 МПа) по шлангам 4 подаются в газовую горелку 5, на выходе из которой образуется газосварочное пламя. Наибольшее распространение получили инжекторные горелки, которые имеют семь сменных номеров (диаметров) наконечников, что позволяет регулировать мощность газового пламени, которая оценивается расходом горючего газа.

Ориентировочно расход горючего газа можно определить из выражения А = а S, где S - толщина свариваемого материала; а - коэффициент пропорциональности, который для углеродистой стали и чугуна, меди, алюминия равен, соответственно 100, 150, 160 л/(ч мм). Рекомендации по выбору номера наконечника сварочной горелки в зависимости от расхода горючего газа и толщины свариваемого изделия представлены в табл.4.2.

Таблица 4.2

А, л/ч

60...85

130... 175

230... 350

430... 620

700... 950

1350…1750

1800...2500

S, мм

0,5... 1

1...2

2...4

4...7

7...10

10...12

>12

№ наконеч

1

2

3

4

5

6

7

В качестве присадочного материала для газовой сварки применяют сварочную проволоку (ГОСТ 2246-70), чугунные стержни, прутки цветных металлов и сплавов. Диаметр присадочной проволоки 4 выбирают в зависимости от толщины свариваемого металла. При S < 10 мм, d= 0,5 • S + 1; при S > 10 мм, d=5 мм.

При сварке цветных металлов и сплавов, а также чугуна и высоко-углеродистых сталей применят флюсы в виде порошков и паст на основе буры, борной кислоты, хлористых и фтористых солей калия, натрия, лития, кальция и др. За счет этого достигается растворение оксидных плёнок раскисление металла и улучшение качества шва. Кроме того качество сварки определяется углом наклона мундштука горелки и присадочного прутка, способом сварки и разделкой кромок свариваемых заготовок.

Газовая сварка широко применяется в строительстве, при ремонтных и монтажных работах, при изготовлении тонкостенных изделий (S = 0,5...3 мм) из стали и цветных металлов и сплавов, а также при заварке дефектов литья, наплавке твердых сплавов и т.д. Газокислородное пламя находит применение и для резки металла. При этом нагретый газокислородным пламенем металл прожигается струей кислорода. Давление кислорода режущей струи зависит от толщины разрезаемого металла и равно от 0,3 до 1,2МПа.

Рис. 4.8 Схема процесса (а) и сварочного поста газовой сварки (б)

Вопросы для самоконтроля

  1. Сущность дуговой сварки и характеристика сварочной дуги.

  2. Какое оборудование используется для дуговой сварки и требования к нему?

  3. Состав и назначение покрытия на электродах для ручной дуговой сварки.

  4. В чём состоит расчет режимов ручной дуговой сварки?

  5. Какие существуют виды и типы сварных соединений?

  6. Какова сущность и применение автоматической дуговой сварки под флюсом?

  7. Сущность и применение методов газоэлектрической сварки.

  8. Сущность и применение электрошлаковой сварки.

  9. Сущность и применение газовой сварки.

studfiles.net

Характеристика методов и способов сварки плавлением

Введение.

Сварочная металлургия отличается от других металлургических процессов высокими температурами термического цикла и малым временем существования сварочной ванны в жидком состоянии, т.е. в состоянии, доступном для металлургической обработки металла сварного шва. Кроме того, специфичны процессы кристаллизации сварочной ванны, начинающиеся от границы сплавления, и образования изменённого по своим свойствам металла зоны термического влияния.

В своей работе я отразил сущность лишь основных и наиболее общих процессов, происходящих в металле при сварке, хотя постарался изложить их как можно подробней и интересней.

Основные вопросы сварки.

Сварка сопровождается комплексом одновременно протекающих процессов, основными из которых являются: тепловое воздействие на металл в зоне термического влияния, термодеформационные плавления, металлургической обработки и кристаллизации металла … в объёме сварочной ванны.

Физическая свариваемость характеризует принципиальную возможность получения монолитных сварных соединений и главным образом относится к разнородным металлам.

В процессе сварки имеет место непрерывное охлаждение. Характер структурных превращений при изотермической выдержке. При непрерывном охлаждении, значение инкубационного периода в 1.5 раза больше, чем при изотермическом. С увеличением скорости охлаждения получаемая структура в зоне изотермического влияния измельчается, твёрдость её повышается. Если скорость охлаждения превышает критическую скорость, образование структур закалки неизбежно.

Сварка.

Сваркой называется процесс получения неразъемного соединения посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве, пластическом деформировании или при совместном действии того и другого.

Сваркой соединяют детали из металлов, керамических материалов, пластмасс, стекла и др. в однородных и разнородных сочетаниях.

Существует свыше 60 способов сварки, при которых материал в месте соединения деформируется без нагрева ¾ сварка давлением (холодная, взрывом и др.), нагревается и пластически деформируется ¾ сварка с применением давления (контактная, высокочастотная, газопрессовая и др.) или расплавляется ¾ сварка плавлением (дуговая, электрошлаковая, электронно-лучевая, плазменная, газовая и др.).

Простейшие виды сварки плавлением известны с глубокой древности, например литейная сварка. Современная схема сварки плавлением показана на рис. 1

Рис. 1. Схема сварки плавлением.

К соединяемым деталям в месте сварки подводят сварочное пламя; производят местное расплавление деталей до образования общей сварочной ванны жидкого металла. После удаления сварочного пламени металл ванны быстро охлаждается и затвердевает, в результате детали оказываются соединёнными в одно целое. Перемещая пламя по линии сварки, можно получить сварной шов любой длины.

Классификация методов сварки

Существующие методы сварки плавлением могут быть классифицированы по виду источников теплоты, способы сварки – по типу защиты ванны и свариваемого металла от взаимодействия с атмосферой воздуха, особенности введения теплоты, степени автоматизации процессов и другим признакам. По виду источника теплоты могут быть выделены методы сварки плавлением: дуговая электрошлаковая; электронно-лучевая; лазерная; свето-лучевая; газовая; плазменная; термитная.

По виду защиты свариваемого металла и сварочной ванны от окружающей атмосферы могут быть выделены способы сварки со шлаковой, газошлаковой и газовой защитой.

По особенностям нагрева различают способы сварки с непрерывным нагревом и импульсным.

По степени автоматизации процесса существующие способы сварки могут быть разделены на ручную, полуавтоматическую и автоматическую.

Характеристика наиболее широко применяемых в промышленности методов и способов сварки плавлением, учитывающая отмеченные технологические признаки, приведена в табл.

Дуговая сварка.

Способы дуговой сварки.

В настоящее время существует большое число различных способов дуговой сварки, отличающихся принятыми при сварке средствами защиты металла от воздуха, типом электрода, особенностями горения дуги и степенью автоматизации процесса.

По виду защиты металла от окружающей атмосферы существующие способы дуговой сварки можно разделить на две группы: со шлаковой и газошлаковой защитой; с газовой защитой. Последние можно разделить на несколько подгрупп: по виду применяемого газа ¾ на способы с защитой инертными и активными газами; по виду защиты ¾ на способы с местной защитой ванны и общей защитой изделия (сварка в камерах); по давлению газа в реакционной зоне ¾ на способы сварки при нормальном внешнем давлении, в разреженном пространстве и при повышенном внешнем давлении.

По типу применяемого электрода различают способы дуговой сварки плавящимся и неплавящимся электродом.

По особенностям горения дуги могут быть выделены способы однодуговой и многодуговой сварки, трехфазной, расщепленным электродом, с непрерывным и импульсным режимами горения дуги, свободногорящей и сжатой дугой.

Отличительные признаки способов сварки Дуговая сварка Электрошла-ковая сварка Электронно-лучевая сварка Лазерная сварка Ствето-лучевая сварка Газовая сварка Плазменная сварка Термитная сварка
Источник нагрева Теплота,выделя-ющаяся при бомбардировке поверхности нагрева заряженными частицами, и теплота плазмы столба дуги Теплота, выделяющаяся при прохождении тока через расплавленный шлак Теплота, выделяющаяся при бомбардировке поверхности нагрева электронами, получившими ускорение в поле высокого напряжения Теплота, выделяющаяся при поглощении поверхностью нагрева индуцированного излучения с определенной длиной волны Теплота, выделяющаяся при поглощении светового потока с широким диапазоном длины волн Теплота, полученная при сжигании горючего газа в кислороде Теплота, содержащаяся в ионизированном газовом потоке, выделенном из столба дуги Теплота, содержащаяся в перегретом жидком расплаве
Вид защиты Газошлаковая и газовая инертными и активными газами. Местная и общая. При нормальном внешнем и повышенном давлениях и в вакууме Шлаковая Общая в вакууме Газовая инертными газами. Местная и общая. При нормальном и повышенном давлениях и вакууме Газовая и газошлаковая Газовая инертными и активными газами. Местная и общая Шлаковая
Характер нагрева Непрерывный, импульсный Непрерывный Непрерывный, импульсный Непрерывный, импульсный Непрерывный, импульсный Непрерывный, периодический Непрерывный Непрерывный
Вид процесса по степени автоматизации Ручной, полуавтомати-ческий и автоматический Автоматиче-ский и полуавтома-тический Автомати-ческий Автоматический Автоматический Ручной Ручной и автоматический Ручной

По степени механизации различают сварку ручную, полуавтоматическую и автоматическую.

Характеристика методов и способов сварки плавлением

В результате различного сочетания указанных технологических особенностей получено большое число способов дуговой сварки.

Параметры режима дуговой сварки и их влияние на форму ванны и размеры швов.

Основныепараметрыдуговойсварки.

К основным параметрам относятся сила тока Iд , напряжение дуги Uд и скорость сварки vсв. Полная мощность сварочной дуги:

Тепловложение на единицу длины шва определяется погонной энергией (qоhи/vсв) и условиями сварки, оказывающими влияние на hи. Величина hи в зависимости от условий сварки может меняться от 0,3 до 0,95.

Ток дуги. Этот параметр в наибольшей степени определяет тепловую мощность. При постоянном диаметре электрода с увеличением силы тока дуги возрастает концентрация тепловой энергии в пятне нагрева. Повышается температура плазмы столба дуги. Стабилизируется положение активных пятен на электроде и изделии. С увеличением силы тока дуги возрастает длина сварочной ванны, ее ширина и глубина проплавления. Особенно интенсивно растет глубина проплавления. Это обусловлено не только увеличением тепловой мощности и сосредоточенности энергии в пятне нагрева, но и значительным повышением давления дуги на ванну, которое пропорционально квадрату силы сварочного тока. В определенных пределах изменения тока глубина проплавления ванны приближенно может быть оценена зависимостью, близкой к линейной:

где k ¾ коэффициент, зависящий от рода тока, полярности, диаметра электрода, степени сжатия дуги и др.

Напряжение дуги. С увеличением напряжения также возрастает тепловая мощность дуги, а, следовательно, и размеры сварочной ванны. Особенно интенсивно возрастают ширина и длина ванны. Ширина ванны связана с напряжением практически прямой зависимостью:

,

где S ¾ толщина свариваемого металла.

При постоянной величине сварочного тока повышение напряжения дуги незначительно сказывается на глубине проплавления ванны. По-видимому, это обусловлено некоторым снижением эффективного КПД дуги и большими возможностями для блуждания активного пятна в сварочной ванне.

Путем медленного уменьшения длины дуги и соответственно напряжения дуги можно перейти к сварке погруженной дугой

Скорость сварки. При постоянной погонной энергии увеличение скорости сварки вызывает повышение термического КПД процесса, а это, в свою очередь, приводит к возрастанию глубины проплавления и снижению ширины шва. Изменение скорости сварки при постоянной тепловой мощности дуги заметно сказывается на размерах сварочной ванны и шва. Это можно видеть из уравнений для определения ширины e и длины L сварочной ванны:

II. ЛЕ БОН И ЕГО ХАРАКТЕРИСТИКА МАССОВОЙ ДУШИII. Мотивационная характеристика темы.III. Характеристика ремесленной деятельностиVIII.1. ПСИХОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДЕЯТЕЛЬНОСТИ В ФИЗИЧЕСКОМ ВОСПИТАНИИXI.1.2. Психологическая характеристика спорта как вида деятельностиXII.2.3. Краткая психологическая характеристика основных физических качествZ. ХАРАКТЕРИСТИКА ОРГАНИЗАЦИИ ПРИНЯТИЯ УПРАВЛЕНЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ 379Анализ кадрового потенциала характеристика Управления муниципального заказа и организации торгов Администрации города ОмскаАнкета «Характеристика организационной культуры»

refac.ru


Смотрите также