Термические способы сварки. Сварка в среде защитных газов, электрошлаковая сварка: особенности, схема, назначение, недостатки и преимущества.



Термические способы сварки. В эту группу относятся электродуговая, электрошлаковая, газовая, лазерная и др. виды сварки. К термическим способам относят процессы осуществляемые без давления, при которых тепловая энергия вводится в стык через расплавленный металл.

При сварке плавлением металл соединяемых деталей вместе соединения доводится до плавления подводом внешней теплоты. При этом происходит локальное расплавление основного и присадочного материалов. Расплавленные основной и присадочный материалы сливаются в общую сварочную ванну, которая смачивает оставшуюся твердую поверхность соединяемых деталей. При этом происходит сближение атомов металла сварочной ванны и основного металла до расстояний, при котором образуется атомно-молекулярные связи. При расплавлении металла устраняются неровности соединяемых поверхностей различные органические пленки, отсортированные на поверхности газы, оксиды и др. загрязнения препятствующие сближению атомов. Высокая температура расплавленного металла способствует межатомному взаимодействию, по мере удаления источника нагрева металл сварочной ванны остывает и происходит процесс кристаллизации; кристаллизация начинается на границе раздела сварочной ванны и основного металла. На твердых зернах поверхностного слоя как на подложке начинают расти столбчатые кристаллы, после полного затвердевания шов имеет структуру слитка.

При сварке в защитном газе электрод, зона дуги и сварочная ванна защищены струей защитного газа. При газовой защите процесс сварки происходит в атмосфере газа, менее вредного, чем воздух.

В процессе сварки в защитном газе электрод, сварочная ванна и зона дуги находятся под защитой благодаря струе защитного газа. Как правило, в качестве защитных газов используют активные газы (азот, углекислый газ, водород и др.) и инертные газы ( гелий и аргон), а в некоторых случаях – смеси 2-х и более газов.

Сварка в среде защитных газов в зависимости от качества механизации процессов подачи сварочной или присадочной проволоки и перемещения сварочной горелки разделяется на автоматическую, ручную и полуавтоматическую.

В отличие от автоматической сварки под флюсом и ручной покрытыми электродами, сварка в защитных газах обладает следующими плюсами: сильную степень защиты расплавленного металла от влияния воздуха; возможность ведения процесса во всех пространственных положениях; отсутствие на поверхности сварочного шва при использовании аргона шлаковых включений и оксидов; возможность зрительного наблюдения за этапами формирования шва и его регулирования; более эффективную производительность процесса, чем при ручной дуговой сварке; сравнительно небольшую себестоимость сварки в углекислом газе.

Области использования сварки в защитных газах имеют широкий спектр изделий и материалов (части атомных установок, узлы летательных аппаратов, трубопроводы и корпуса химических аппаратов и т.п.) . Применяют аргонодуговую сварку для тугоплавких (титана, ванадия, циркония, ниобия) и цветных (магния, алюминия, меди) металлов и их сплавов, а также высоколегированных и легированных сталей.

Электрошлаковая сварка

является процессом соединения Ме, при котором основной и электродный металлы расплавляются теплотой, выделяющейся при прохождении электрического тока через шлаковую ванну. Процесс начинается с образования шлаковой ванны 3 в пространстве между кромками основного Ме 6 и приспособлениями 7, охлаждаемыми водой, подаваемой по трубам 1, путем расплавления флюса электрической дугой, возбуждаемой между сварочной проволокой и вводной планкой 9. После накопления определенного количества жидкого шлака дуга шунтируется шлаком и гаснет, а подача проволоки 4 и подвод тока продолжается. При прохождении тока через расплавленный шлак, являющийся электропроводящим электродом, в нем выделяется определенное кол-во теплоты, достаточное для поддержания высокой температуры шлака и расплавления кромок основного Ме и электродной проволоки. Проволока вводится в зазор, подается в шлаковую ванну с помощью мундштука 5 и служит для подвода тока и заполнения сварочной ванны 2 расплавленным Ме. Как правило электрошлаковую сварку выполняют при вертикальном положении свариваемых деталей. По мере заполнения зазора между ними мундштук для подачи проволоки и формирующие ползуны передвигаются в вертикальном направлении, оставляя после себя затвердевающий сварной шов 8.

Сварка давлением. Сущность. Образование соединения при сварке давлением. Точечная, шовная, стыковая электрическая контактная сварка: особенности, схемы, недостатки и преимущества процессов.

Сварка давлением происходит в твердом состоянии, сближение атомов и активация поверхностей достигается в результате совместной упругопластической деформации в контакте соединяемых деталей, часто применяют дополнительный нагрев заготовок.

Первая стадия образования сварного соединения характеризуется деформацией микронеровностей на соедин-ую поверхность. В процессе дальнейшего сближения деталей начинается 2-ая стадия формирования монолитного соединения. Сначала происходит физический контакт поверхностей. В ходе физического контакта происходит схватывание отдельных атомов, их химическое взаимодействие и образование общих кристаллов на границе раздела поверхностей. Зав-ся процесс рекристаллиз-ей и образованием прочного соединения. Длительность стадии зависит от ряда факторов: а) физико-химических свойств соединяемых материалов; б) состояния поверхностей; в) состава ОС; г) условий приложения давлений.

 Точечная электрическая контактная сварка.

Свариваемые детали 1 собирают внахлёстку и зажимают усилием FCB между двумя электродами 2, подводящими ток большой силы (до нескольких десятков кА) к месту сварки от источника электрической энергии 3 невысокого напряжения (обычно 3-8 В). Детали нагреваются кратковременным (0,01-0,5 с) импульсом тока до появления расплавленного металла в зоне контакта 4. Нагрев сопровождается пластической деформацией металла и образованием уплотняющего пояска 5, предохраняющего жидкий металл от выплеска и от взаимодействия с воздухом. Теплота, используемая при сварке, зависит от сопротивления между электродами и выделяется при прохождении тока непосредственно в деталях, контактах между ними и контактах деталей с электродами. Сопротивления самих электродов должны быть незначительны, так как выделяющаяся в них теплота не участвует в процессе сварки. Поэтому сечение электродов должно быть относительно большим, а материал электродов - обладать большой электро- и теплопроводностью. Электроды для точечной сварки изготавливают главным образом из меди и её сплавов.

Рис. 1. Схема точечной сварки

а - без увеличения давления; б - с увеличением давления при проковке; 1 - сжатие деталей; 2 - включение тока; 3 - проковка; 4 - снятие давления с электродов

Рис. 2. Стадии цикла и циклограммы точечной сварки

Шовная (роликовая) электрическая контактная сварка.

Шовная сварка - способ, при котором детали соединяются швом, состоящим из отдельных сварных точек (литых зон), перекрывающих или не перекрывающих одна другую.

Шовная сварка, выполняемая при непрерывном движении деталей и непрерывном протекании сварочного тока, называется непрерывной. Такую сварку редко применяют из-за сильного перегрева поверхности деталей, контактирующей с роликами. Наибольшее распространение имеет прерывистая шовная сварка, при которой детали перемещаются непрерывно, а ток включается и выключается на определенные промежутки времени и при каждом включении (импульсе) тока образуется единичная литая зона. Перекрытие литых зон, необходимое для герметичности шва, достигается при определенном соотношении скорости вращения роликов и частоты импульсов тока. Применяют также шаговую сварку, при которой детали перемещаются прерывисто (на шаг), а сварочный ток включается только во время их остановки, что улучшает охлаждение металла в контактах ролик - деталь по сравнению с непрерывным движением свариваемых деталей. Шовная сварка в большинстве случаев производится с наружным водяным охлаждением, что также уменьшает перегрев внешних слоев металла.

Разнообразные виды шовной сварки, встречаемые на практике, в основном различаются способом подвода сварочного тока (односторонний или двусторонний) и расположением роликов относительно свариваемых деталей Двусторонняя шовная сварка аналогична двусторонней точечной. Вместо одного из роликов может быть применена оправка, плотно контактирующая с внутренней деталью Для сварки неподвижных деталей кольцевым швом на плоскости служит верхний ролик, который вращается вокруг своей оси, а также вокруг оси шва. Способы шовной сварки Нижняя деталь контактирует с электродом, имеющим форму чашки. Иногда свариваемые детали устанавливают на медную шину; при этом подвод тока может быть двусторонним или односторонним. При сварке на шине возможны варианты подвижной и неподвижной шин, когда два ролика, к которым подведен ток, вращаются вокруг своих осей и катятся по деталям. При односторонней шовной сварке, как и при точечной, наблюдается шунтирование тока в деталь, контактирующую с роликами.

Шовную сварку применяют при изготовлении различных емкостей с толщиной стенки 0,3 - 3 мм, где требуются герметичные швы - бензобаки, трубы, бочки, сильфоны и др.

Циклограммы шовной сварки

а - непрерывное выключение тока; б - импульсное включение тока; I - сварочный ток; Р - давление; S - перемещение роликов; t - время.

Стыковая сварка— сварочный процесс, при котором детали соединяются по всей плоскости их касания, в результате нагрева. В зависимости от марки металла, площади сечения соединяемых деталей и требований к качеству соединения стыковую сварку можно выполнять несколькими способами: сопротивлением, непрерывным оплавлением и оплавлением с подогревом.

Сварка сопротивлением используется для соединения деталей с площадью сечения до 200 мм². Применяется в основном при сварке проволоки, стержней и труб из низкоуглеродистой стали относительно малых сечений.

Сварка оплавлением используется для соединения деталей с площадью сечения до 100000 мм², таких как трубопроводы, арматура железобетонных изделий, стыковые соединения профильной стали. Применяется для соединения железнодорожных рельсов на бесстыковых путях, для производства длинноразмерных заготовок из сталей, сплавов и цветных металлов. В судостроении используется для изготовления якорных цепей, змеевиков холодильников рефрижераторных судов. Также сварка оплавлением используется в производстве режущего инструмента (например, для сварки рабочей части сверла из инструментальной стали с хвостовой частью из обычной стали).

                                         Технология      

Стыковая сварка является разновидностью контактной сварки, поэтому в основу ее технологии заложены тепловое воздействие электрического тока по закону Джоуля — Ленца и усилие сжатия свариваемых деталей. Стыковая сварка с разогревом стыка до пластического состояния называется сваркой сопротивлением; с разогревом стыка до оплавления — сваркой оплавлением.

Сварка сопротивлением происходит следующим образом: закрепленные в зажимах сварочной машины детали плотно прижимают друг к другу свариваемыми поверхностями, а затем пропускают через них электрический ток. После нагрева стыкуемых поверхностей до пластического состояния производится осадка (сжатие) деталей с одновременным отключением тока. Для обеспечения равномерного нагрева контактируючие торцы свариваетмых заготовок должны быть тщательно подготовлены. Необходимо удалить неровности, загрязнения и окислы, так как неравномерность нагрева и окисление металла на торцах понижают качество сварки сопротивлением. Чем больше сечение свариваемых поверхностей, тем ниже качество сварного соединения, главным образом из-за образования окислов в стыке. Этим объясняется ограниченное применение сварки сопротивлением, которая используется для соединения деталей с площадью сечения до 200 мм². Применяется в основном при сварке проволоки, стержней и труб из низкоуглеродистой стали относительно малых сечений, также сварка сопротивлением даёт хорошие результаты для металлов, обладающих хорошей свариваемостью в пластическом состоянии — малоуглеродистых и низколегированных конструкционных сталей, алюминиевых и медных сплавов.

4.

Схема контактной стыковой сварки

 1- неподвижная плита; 2 - зажимы (электроды); 3- заготовки;    4 - подвижная плита; 5 - сварочный трансформатор; 6 - контакт


Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 1163; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:






Мы поможем в написании ваших работ!