• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

СВАРКА МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ

РАЗДЕЛ V

Глава IV

Глава III

Глава II

Електричне дугове зварювання

§ 1. Поняття про електричну дугу й характеристика основних способів зварювання.

Джерелом теплоти при дуговому зварюванні є електрична дуга, що горить між двома електродами, при цьому одним електродом є заготовка, що зварюється.

Зварювальна дуга – це потужний електричний розряд в іонізованому газовому середовищі, що супроводжується виділенням значної кількості тепла й світла.

Процес запалювання дуги при зварюванні складається з 3-х періодів:

1. коротке замикання електрода на заготівлю;

2. відвід електрода на відстань 3...6 мм;

3. виникнення стійкого дугового розряду.

Коротке замикання виробляється з метою розігріву торця електрода й основного металу в зоні контакту з електродом. Після відводу електрода з його розігрітого торця , що є катодом, під дією електричного поля починається емісія електронів. Зіткнення в напрямку до анода електронів, що швидко рухаються, з молекулами газів й атомами пар металів приводить до їхньої іонізації. У результаті дуговий проміжок стає електропровідним і через нього починається розряд ел. струму. Процес запалювання дуги закінчується виникненням стійкого дугового розряду.

Електрична дуга є концентрованим джерелом теплоти з дуже високою температурою. Температура стовпа дуги досягає 6000ºС, а температура анодної й катодної плям - 2000...3000 ºС.

Однак не вся потужність дуги повністю витрачається на нагрівання й розплавлювання електрода й основного матеріалу, частина її губиться в результаті тепловіддачі в навколишнє середовище. Так при ручному дуговому зварюванні втрати потужності становлять 20%, приблизно 30% потужності йде на нагрівання й розплавлювання електрода, а інші 50% витрачаються на нагрівання й розплавлювання основного матеріалу.

Залежно від матеріалу й кількості електродів, а також від способу включення електродів і заготівлі в ланцюг електричного струму розрізняють наступні способи дугового зварювання:

1. зварювання електродом, що не плавиться (спосіб Бенардоса) або­ вольфрамовим. З'єднання здійснюється або шляхом розплавлювання тільки одного основного металу, або із застосуванням присадочного матеріалу.

2. варіння електродом, що плавиться (спосіб Славянова). Електрод подається у зварювальну дугу, розплавляється й наповнює зварювальну ванну рідким металом.

3. зварювання дугою непрямої дії. Дуга горить між двома електродами, що плавляться або не плавляться, основний метал нагрівається й плавиться теплом, випромінюваним стовпом дуги.

4. зварювання трифазною дугою. Два електроди й деталь підключені до різних фаз трифазного струму. Дуга виникає між електродами, а також між кожним електродом й основним металом.

§ 2. Джерела живлення зварювальної дуги.

Для дугового зварювання використається як постійний, так і змінний струм. Джерелами постійного струму є генератори постійного струму й зварювальні випрямлячі – селенові, германієві й кремнієві.

Генератори постійного струму виготовляють стаціонарними й пересувними із приводом від електродвигуна й від двигуна внутрішнього згоряння.

При зварюванні змінним струмом переважно використовують зварювальні трансформатори, які поширені ширше, ніж генератори. Зварювальні трансформатори простіше у виготовленні й експлуатації , мають невелику вагу й меншу вартість, більш високий ККД і більшу довговічність.

Джерела постійного струму виготовляють однопостовими й багатопостовими, а змінного тільки однопостовими.

§ 3. Ручне дугове зварювання.

Виконується зварювальними електродами, подача яких у дугу й переміщення уздовж заготівлі виконується вручну рукою зварника. Для втримання електрода й підведення до нього струму зварник користується електродотримачем. Для захисту від світлового й ультрафіолетового випромінювання дуги лице зварника закривається запобіжним щитком або маскою з темними стеклами, а тіло й руки – брезентовим спецодягом і рукавицями. Робоче місце зварника міститься в спеціальній кабіні.

Електроди для ручного зварювання являють собою дротові стрижні з нанесеним на них покриттям. Стрижень електрода виготовляється зі спеціального зварювального дроту підвищеної якості, зі зниженим змістом P й S. ГОСТ передбачає 56 марок дроту діаметром 0,3...12 мм.

Схема процесу зварювання наступна: дуга горить між стрижнем електрода й основним металом. Стрижень плавиться й розплавлений метал краплями стікає у зварювальну ванну. Разом зі стрижнем плавиться покриття електрода, утворюючи газову захисну атмосферу навколо дуги й шлакову ванну на поверхні розплавленого металу. У міру руху дуги відбувається затвердіння зварювальної ванни й утворення звареного шва. Рідкі шлаки в міру остигання утворюють на поверхні шва тверду жужільну кірку.

Ручне дугове зварювання широко застосовується у виробництві металоконструкцій для зварювання різних матеріалів малої і середньої товщини (від 2...30 мм). Особливо вона вигідна й зручна при виконанні коротких і криволінійних швів у будь-яких просторових положеннях (нижньому, вертикальному, стельовому), а також при накладенні швів у важкодоступних місцях. Недолік - низька продуктивність.

§ 4. Автоматичне дугове зварювання під флюсом.

При цьому зварюванні використовується процес, що принципово відрізняється від ручного зварювання покритими електродами. Характерні риси автоматичного зварювання полягає в наступному:

1. зварювання ведеться непокритим електродним дротом;

2. захист дуги й зварювальної ванни здійснюється флюсом;

3. подача й переміщення електродного дроту механізована.

Дугове зварювання під флюсом виконується автоматичними зварювальними головками або самохідними тракторами, що переміщаються безпосередньо по виробу. Основним їхнім призначенням є подача електродного дроту в дугу й підтримка постійного режиму зварювання протягом усього процесу.

Переваги: підвищення продуктивності зварювання в 20...25 разів, підвищення якості зварених з'єднань і зменшення собівартості 1 м звареного шва.

§ 5. Напівавтоматичне дугове зварювання під флюсом.

Відрізняється від автоматичної тим, що переміщення електродного дроту здійснюється вручну.

Застосовується для виконання коротких і переривчастих швів, а також криволінійних швів, які неможливо зварити автоматичним зварюванням.

§ 6. Електрошлакове зварювання.

Є принципово новим процесом з'єднання металів, при якому розплавлювання основного й електродного металів здійснюється теплотою, що виділяється при проходженні електричного струму через шлакову ванну.

Процес починається з утворення шлакової ванни в просторі між кромками основного металу й пристосуваннями (повзунами), причому шляхом розплавлювання флюсу електричною дугою. Після нагромадження деякої кількості рідких шлаків дуга гасне, а подача дроту й підведення струму триває. При проходженні струму через шлакову ванну виділяється теплота, достатня для підтримки високої температури шлаків і розплавлювання кромок основного металу й електродного дроту. Дріт вводиться в зазор і подається в шлакову ванну за допомогою мундштука й служить для підведення струму й поповнення зварювальної ванни розплавленим металом. Електрошлакове зварювання здійснюється при вертикальному положенні деталей, що зварюють.

Переваги:

1. підвищення продуктивності внаслідок безперервності процесу зварювання, виконуваної за один прохід при будь-якій товщині металу, збільшення зварювального струму в 1,5...2 рази, зменшення витрати електродного металу;

2. підвищення якості звареного з'єднання;

3. зниження витрат на 1 погонний метр шва в 10 і більше раз.

Електрошлакове зварювання застосовується у важкому машинобудуванні для виготовлення зварювально-литих і зварювально-кованих конструкцій, таких як станини потужних пресів, колінчасті вали суднових двигунів, ротори й вали турбін.

Товщина металу, що зварюється, перебуває в межах від 50...2000 мм.

§ 7. Дугове зварювання в середовищі захисних газів.

Суть способу полягає в тому, що для захисту розплавленого металу від шкідливого впливу кисню й азоту повітря в зону дуги, що горить між зварювальним виробом і що плавиться або не плавиться електродами через сопло безупинно подається струмінь захисного газу. У якості захисних застосовуються інертні гази – аргон і гелій, активні - вуглекислий газ, водень, азот. Застосовують також суміші аргону з киснем, аргону з азотом, аргону з вуглекислим газом, вуглекислого газу з киснем.

Інертні гази використовуються для зварювання хімічно активних металів (високолеговані сталі й кольорові метали).

У середовищі захисних газів застосовується ручне й механізоване зварювання електродом, що не плавиться, а також автоматичним і напівавтоматична електродом, що плавиться.

Переваги:

1. відсутність необхідності в застосуванні обмазок і флюсів;

2. високий ступінь концентрації джерела теплоти, що сприяє зменшенню жолоблення виробу;

3. низька вартість;

4. можливість зварювання в будь-яких просторових положеннях.

Електричне контактне зварювання

§ 1. Характеристика процесу.

Контактне зварювання виконується як зварювання тиском з осіданням розігрітих заготівель. Розігрів заготівель виробляється проходженням в металі електричного струму, причому максимальна кількість теплоти виділяється в місці звареного контакту. Коли деталі нагріваються до пластичного стану або до оплавлення, до них прикладається зусилляосідання й деталі зварюються. Час зварювання залежно від товщини й виду зварювального матеріалу коливається від сотих часток секунди до декількох хвилин.

§ 2. Основні види контактного зварювання.

Контактне зварювання класифікується за типом з'єднання, що зварюється, визначальним видом зварювальної машини, і за способом живлення зварювального трансформатора.

За типом з'єднання розрізняють: стикове, точкове й шовне (роликове) зварювання.

За способом живлення зварювального трансформатора розрізняють:

1. зварювання змінним струмом у більшості однофазним із частотою 50 гц;

2. зварювання імпульсом постійного струму;

3. зварювання акумульованою енергією, з якого найчастіше застосовують конденсаторне зварювання.

§ 3. Точкове зварювання.

Це вид контактного зварювання, при якому заготівлі з'єднуються в окремих точках. Причому одночасно можна зварити одну, дві або кілька точок. Їхнє положення визначається розташуванням електродів точкової машини.

При точковому зварюванні заготівлі з'єднують внахлестку й затискають із зусиллям Р між двома мідними електродами, що підводять струм до місця зварювання. Дотичні з мідним електродом поверхні заготівель, що зварюются, нагріваються повільніше їхніх внутрішніх шарів. Нагрівання продовжують до пластичного стану або до розплавлювання внутрішніх шарів деталі, потім виключають струм і знижують тиск. У результаті утвориться лита зварена точка.

Точкове зварювання широко використовується для виготовлення штампозварювальних з'єднань, коли окремі штамповані деталі з'єднуються звареними точками.

§ 4. Шовне або роликове зварювання

Вид контактного зварювання, при якому між заготовками утворюється міцнощільне з'єднання.

При шовному зварюванні листи також з'єднують внахлестку й затискають між мідними роликами. При пропущенні струму утворюється зварена точка. Так як зварюють листи, що проходять між обертовими роликами, то ці точки перекривають одна одну й виходить суцільний герметичний шов.

Існує 2 цикли шовного зварювання: з безперервним і з переривчастим протіканням струму.

Перший цикл застосовується для зварювання коротких швів із маловуглецевих і низьколегованих сталей товщиною до 1 мм.

Другий цикл забезпечує стабільність процесу й застосовується для зварювання довгих швів на заготівлях з нержавіючих сталей, алюмінієвих і мідних сплавів.

Шовне зварювання застосовується в масовому виробництві при виготовленні різних посудин.

§ 5. Стикове зварювання.

Вид контактного зварювання, при якому заготівлі зварюються по всій поверхні зіткнення.

Стикове зварювання з розігрівом стику до пластичного стану й наступним осіданням називається зварюванням опором, а при розігріві торців заготівель до оплавлення – зварюванням оплавленням.

При першому способі заготівлі, затиснуті в машині, стискуються невеликим зусиллям, що забезпечує контакт поверхонь, що зварюються. Потім включається струм, метал розігрівається до пластичного стану виробляється осідання й зварювання.

Зварювання опором застосовується для заготівель малого перетину (діаметр до 20 мм). Заготівлі складного перетину (лист, двотавр), а також з різнорідних металів цим методом не зварюють.

При другому способі розрізняють зварювання з безперервним і переривчастим оплавленням.

При безперервному оплавленні встановлені в затискачах машини деталі рівномірно зближають при включеній напрузі. Після досягнення рівномірного оплавлення всієї поверхні стику роблять осідання.

При переривчастому оплавленні затиснуті заготівлі зближають під струмом, приводять у короткочасне зіткнення й знову розводять на невелику відстань. Швидко повторюючи одне за іншим замикання й розмикання, роблять оплавлення всього перетину. Потім робиться осідання, у процесі якого виключають струм.

Методом оплавлення можна зварити заготівлі з різнорідних матеріалів з перетином складної форми без підготовки поверхні стику.

Газове зварювання

§ 1. Сутність процесу

Сутність газового зварювання полягає в тім, що присадочний й основний метали розплавляються за рахунок теплоти газового полум'я, одержуваної при згорянні горючого газу в суміші з киснем.

Як горючий газ застосовується ацетилен, що володіє найбільшою теплотворною здатністю в порівнянні з іншими горючими, але також використається водень, нафтовий газ, бензин, гас.

Найчастіше газове зварювання застосовують при виготовленні листових або трубчастих конструкцій з маловуглецевих і низьколегованих сталей товщиною до 3...5 мм, при виправленні дефектів у виливках із сірого чавуну й бронзи, а також для зварювання кольорових металів й їхніх сплавів.

§ 2. Апаратури для газового зварювання.

Промисловий спосіб одержання ацетилену полягає в розкладанні карбіду кальцію у воді. Апарати, у яких одержують ацетилен, називаються ацетиленовими генераторами.

Залежно від принципу взаємодії карбіду кальцію (СаС₂) з водою розрізняють такі системи генераторів:

1. “карбід у воду”

2. “вода на карбід”

3. генератор контактної системи з варіантом “занурення” й “витиснення”.

Генератори бувають також низького й середнього тиску. Вони можуть бути стаціонарними й переносними.

Інструментом для газового зварювання є зварювальні пальники. Їх розрізняють за способом подачі горючого газу в камеру змішування – інжекторні й безінжекторні; за розміром й вагою – нормальні й полегшені; по числу соплів – односоплові й багатосоплові.

Інжекторні пальники працюють на ацетилені низького й середнього тиску від 0,01...0…0,5 кг/см² і при тиску кисню 1...5…5 кг/см².

Інжекцією наз. підсмоктування ацетилену в камеру змішування струменем кисню. Пальники цього типу мають 7 змінних наконечників, що служать для регулювання потужності полум'я.

Безінжекторні пальники відрізняються від інжекторних тим, що живлення від балонів відбувається через спеціальний редуктор, який рівняє тиск ацетилену й кисню.

§ 3. Техніка й режим газового зварювання.

Розрізняють два способи ведення зварювального процесу: правий і лівий.

Сутність правого способу полягає в тому, що полум'я пальника переміщується ліворуч праворуч і спрямовано на гарячий метал шва, а присадочний дріт рухається за пальником. Цей спосіб застосовується при товщині металу більше 5 мм.

Лівий спосіб зварювання відрізняється тим, що полум'я пальника переміщається праворуч ліворуч і направлено на холодний метал, а присадочний дріт рухається поперед пальника. Застосовується при зварюванні листів з легкоплавких металів і сплавів товщиною до 4 мм і вертикальних швів.

Режим газового зварювання визначається обраним діаметром присадочного металу й потужністю газозварювального полум'я. Діаметр присадочного дроту (до 6...8 мм) залежить від способу зварювання й товщини металу, що зварюється.

§ 4. Термітне зварювання.

Термітами наз. порошкоподібні суміші металів з окислами металів, які, згоряючи, виділяють значну кількість теплоти й розвивають при цьому високу температуру.

Найпоширенішими є алюмінієвий і магнієвий терміт.

Алюмінієвий терміт складається з 23% порошку алюмінію й залізної окалини (Fe₃O₄) – 77%. Для запалення терміту потрібна висока температура, тому запалювання його роблять дугою, спеціальним запалом і термосірниками. Горіння протікає швидко, протягом декількох секунд, температура досягає 3000 ºС.

Існує 3 способи термітного зварювання – спосіб проміжного лиття, зварювання впритул і комбінований спосіб зварювання, який може здійснюватися як із застосуванням тиску, так і без нього.

Термітне зварювання застосовують при ремонті поламаних литих виробів, приварювання зламаних зубів зубчастих коліс.

Магнієвий терміт – порошкоподібна суміш металевого магнію й залізної окалини.

Магнієвий терміт використовується в основному для зварювання сталевих телеграфних і телефонних проводів повітряних ліній зв'язку.

Читайте також:

1. АВТОМАТИЧЕСКАЯ ДУГОВАЯ СВАРКА
2. АВТОМАТИЧЕСКАЯ ДУГОВАЯ СВАРКА
3. АВТОМАТИЧЕСКАЯ ДУГОВАЯ СВАРКА
4. АВТОМАТИЧЕСКАЯ ДУГОВАЯ СВАРКА
5. РУЧНАЯ ЭЛЕКТРОДУГОВАЯ СВАРКА

Переглядів: 1215