Производство металлов и их сплавов (стр. 7 из 9)

· К термомеханическому классу относятся те виды, при которых для образования сварных соединений используют тепловую энергию и внешнее давление. К этому классу относится контактная, газопрессовая, диффузионная и т.д.

Для изготовления сварных конструкций применяют следующие типы соединений: стыковое, внахлестку, заклепочное, тавровые, угловые.

Другие виды сварки(электронным лучом, лазерная, плазменная) выполняются за доли секунды, дают тонкий и чистый шов, свободный от дефектов.

Огневая резка применяется для разделения заготовок на части, прожигания отверстий, поверхностной обработке (строгание).

Пайкой соединяют части, используя при этом более легкоплавкий присадочный металл-припой. При пайке основной металл твердый, а припой расплавлен.

Дуговая сварка и резка.

В1802 году академик В.В.Петров открыл явление дугового разряда. В 1882 году русский изобретатель Н.Н.Бенардос предложил применить эл. дугу для сварки металлов угольным электродом. В1888 году горный инженер Славянов заменил графитовый электрод металлическим. В настоящее время около 99% работ, выполняемых дуговой сваркой производится по способу Славянова.

Сварка по способу Бенардоса.

Сварка производится графитовым электродом с присадочным металлом прутка или без него, сварка этим способом имеет ограниченное применение. Ею пользуются для соединения с отбортовкой тонких стальных заготовок, где не требуется присадочный металл, для цветных металлов и чугуна, а также для наплавки порошковых твердых сплавов. Обычно применяют постоянный ток, причем для устойчивости дуги и лучшего прогрева стыка при сварке пользуются прямой полярностью: заготовку включают анодом (+), а электрод катодом(-).

Сварка по способу Славянова.

При сварке применяют металлический электрод в виде проволоки. Дуга возбуждается между электродом и основным металлом и плавит их оба, причем образуется общая ванночка, где перемешивается весь расплавленный металл. Электродная проволока выпускается диаметром от 0,3 до 12 мм.

Средние, толстые и особо толстые покрытия обеспечивают устойчивость горения дуги, а также защиту и легирование металла. Состав этих обмазок подбирается так, чтобы вокруг дуги создавалась газовая

среда, защищающая металл электрода, стекающий в дуге и металл ванночки от окисления и растворения в нем газов. По мере плавления электродов обмазка ошлакуется, и шлак равномерно покрывает шов, защищая металл от окисления и насыщения азотом.

По толщине покрытия электроды бывают (ГОСТ 9466-75) с тонкими, средними, толстыми и особотолстыми покрытиями.

Тонкие покрытия являются стабилизирующими, они состоят из мела и жидкого стекла.

Электрические параметры дуги могут изменяться в широких пределах: применяют токи от 1 до 3000 Н при напряжении от 10 до 50 В. Мощность дуги от 0,1 до 150 кВт.

Такой диапазон мощности дуги позволяет использовать ее для сварки как мельчайших, так и больших, тяжелых изделий.

Напряжение дуги в зависимости от силы тока выражается кривыми, определяющие вольтамперную или статическую характеристику дуги (1 для дуги 3 мм, 2 для дуги 6 мм).

Приведенные кривые показывают, что при токе свыше 50 А (наиболее часто применяемых при сварке) напряжение горения дуги почти не зависит от силы тока и определяется длиной дуги.

Типичными пороками сварных швов является непровар (местное отсутствие сплавления между наплавленным и основным металлом), пористость металла швов, шлаковые включения, трещины, пережег (окисление металла в шве и примыкающей к нему зоне).

Аппаратура для сварки.

Дуговая сварка возможна на постоянном и переменном токах; дуга на постоянном токе устойчивее, по расходу эл. Энергии выше. Для питания дуги постоянным током применяют генераторы и выпрямители.

Сварочные аппараты и генераторы делят на однопостовые – для питания одной дуги, и многопостовые – для питания нескольких дуг. Для сварки используют стандартное напряжение тока: 220, 380, 500 В.

Сварочные генераторы постоянного тока приводятся в действие электродвигателем или двигателем внутреннего сгорания. Обмотка сварочных генераторов должна быть предохранена от разрушения токами короткого замыкания при возбуждении дуги. Внешняя вольтамперная характеристика этих генераторов и трансформаторов должна быть падающей, точнее напряжение должно уменьшаться с увеличением тока, а при токе короткого замыкания уменьшаться до нуля; напряжение холостого хода должно быть достаточным для возбуждения дуги.

Сварочные генераторы и трансформаторы должны обладать хорошими динамическими свойствами, точнее мгновенно реагировать на изменение вольтамперной характеристики сварочной дуги. Падающая характеристика в сварочных генераторах обеспечивается воздействием магнитного поля якоря на магнитное поле полюсов генератора, а в сварочных трансформаторах – последовательным включением индуктивного сопротивления – дросселя.

Дуговая резка.

Резкой с использованием дуги разделяют металл не выжиганием, а расплавлением. Этот способ применяют для резки углеродистой и легированной сталей, чугуна, алюминия, меди и их сплавов, отделение литниковой и т.д. Дуговая резка производится угольным или металлическим электродом. Автоматическая дуговая резка под флюсом применяется для разделки листов коррозионно-стойкой стали.

Воздушно-дуговая резка производится угольным или графитовым электродом, который закрепляется в резке или режущей головке. В контактно-сопловой части резака (головки) имеются отверстия, через которые струи воздуха, выдувают расплавленный металл из реза

Электродуговая сварка роботами.

В последние время все шире внедряется электродуговая сварка роботами взамен ручной сварке. При этом помимо высвобождения сварщика от тяжелого труда достигается повышение производительности и качества сварки, определяемая точностью и равномерностью перемещения дуги. Автоматическое программное управление дугой гарантирует отсутствием пор, трещин, незаваренных кратеров, прожогов и других дефектов.

Плазменная резка, сварка и наплавка.

Все более широкое применение приобретает плазменная поверхностная и плазменно-механическая обработки; плазменная струя используется также для нанесения защитных и декоративных покрытий, получения тонких металлических нитей, мелкодисперсных порошков металлов, для термической обработки.

1. Плазменная резка является наиболее производительным видом термической резки, широко применяемом в машино- и судостроении, на заводах подъемно-транспортного оборудования, в трубном производстве, где объем резки листового металла особенно велик. Сжатие и стабилизация дуги осуществляется потоком газа, проходящего вместе со столбом дуги через сопло плазматрона, в результате чего температура острого плазменно-дугового факела достигает 12000–20000 С, и свойства металла при таком мощном направленном потоке тепловой энергии практически не влияют на процесс резки. В результате локального удаления срезанного слоя поверхность резанья получается точной по контуру с малой степенью шероховатости.

2. Сварка плазменнойструей дает хорошие результаты как для соединения тугоплавких металлов, коррозионно-стойких сталей, так и для сплавов алюминия и других цветных металлов. Швы, полученные плазменной сваркой, отличаются малой зоной термического влияния.

3. При плазменной наплавке присадочный материал может подаваться в виде проволоки, ленты или порошка, поэтому этим методом возможна наплавка всех видов наплавочных материалов. Высокая концентрация энергии в плазменной струе, стабильность дугового разряда, а также возможность раздельного регулирования нагрева основного и присадочного материалов являются преимуществом этого вида наплавки.

Электрошлаковая сварка.

Электрошлаковая сварка это способ бездуговой электрической сварки встык в расплавленном шлаке. Для наведения шлаков применяют те же флюсы. Что и при электрошлаковом переплаве стали. В перегретом шлаке расплавляется электродная проволока, и оплавляются свариваемые кромки заготовки, металл сливается в общей ванне и по затвердевании образуется сварной шов. Медные ползуны, охлаждаемые водой, по мере наплавлении шва автоматически перемещаются вверх и обеспечивают формирование шва

Контактная сварка.

При контактной сварке для нагрева свариваемых частей используют тепло, выделяемое при прохождении тока через место сварки. После достижения в зоне сварки необходимой температуры, свариваемые части сдавливаются. Существует три вида контактной сварки: стыковая, точечная, роликовая.

· При стыковой свариваемые части зажимают в контактных колодках сварочной машины и пропускают через них ток большой силы. Притом в зоне сварки выделяется большое количество тепла и части по стыку разогреваются до пластического состояния. Нагретые части сдавливаются. Стыковая сварка возможна при сечении до 50000 мм и более. Также ее применяют для соединения штамповочных листов. Прочность шва стыковой сварки не уступает прочности основного металла, поэтому эту сварку можно принять для ответственных соединений.

· При точечной сварке части зажимают между электродами, по которым пропускается ток большой силы от вторичной обмотки трансформатора. В следствии большого сопротивления место контакта свариваемых частей нагревается до термопластического состояния и под действием давления электрода происходит сварка. Внутри полых электродов циркулирует вода для их охлаждения.