К какому классу относится контактная сварка
Обновлено: 18.05.2024
Сваркой называется процесс получения неразъемного соединения каких-либо твердых материалов путем их местного плавления или пластического деформирования, в результате чего образуются прочные связи между атомами свариваемых материалов.
Сварка металлов подразделяется на различные виды по физическим, техническим и технологическим признакам.
Классификация сварки металлов по физическим признакам
Классификация по физическим признакам осуществляется в зависимости от формы энергии, используемой для образования сварного соединения. В результате сварочные процессы подразделяются на три класса:
К термическому классу относятся такие разновидности сварки, которые осуществляются плавлением с использованием тепловой энергии: дуговая, электронно-лучевая, электрошлаковая, плазменная, ионно-лучевая, световая, сварка тлеющим разрядом, индукционная, термитная, газовая и литейная.
К термомеханическому классу сварки относятся такие ее виды, которые производятся как с использованием тепловой энергии, так и с использованием давления. Сюда относятся: контактная сварка, индукционно-прессовая, диффузионная, газопрессовая, термокомпрессионная, дугопрессовая, шлакопрессовая, печная и термитно-прессовая.
К механическому классу сварки относятся разновидности, осуществляемые с использованием механической энергии и давления: холодная, ультразвуковая, взрывом, трением и магнитно-импульсная.
Классификация сварки металлов по техническим признакам
К техническим признакам относят следующее:
— способ защиты металла в зоне сварки;
— степень непрерывности процесса сварки;
— степень механизации процесса.
С точки зрения способа защиты металла различают сварку в воздухе, вакууме, различных защитных газах, под флюсом, по флюсу, в пене, с комбинированной защитой.
По непрерывности процесса сварки различают непрерывные и прерывистые виды; по степени механизации различают ручные, механизированные, автоматизированные и автоматические виды сварки.
Краткая характеристика основных видов сварки
Дуговая сварка является наиболее распространенным и универсальным видом сварки. Относится к сварке плавлением.
Плавление основного и присадочного металла производится электрической дугой, горящей между электродом и металлом, который сваривают. Расплавленный основной и присадочный металл (электрод или сварочная проволока) образуют так называемую сварочную ванну; в результате кристаллизации металла сварочной ванны образуется сварной шов.
Для защиты сварного шва от окисления применяют электроды с толстым покрытием с обмазкой, выделяющей при горении дуги жидкие шлаки и восстановительные газы (например, СО2; водород).
Сварку угольными электродами с зависимой (рис. 2,б) или независимой (рис. 2, в) дугой с присадочными прутками применяют ограниченно, преимущественно для сваривания тонкостенных изделий из цветных металлов. Более широко применяют угольные электроды для дуговой резки (особенно для резки шлифованных сталей).
Рисунок 2 - Дуговая ручная сварка
Автоматическая дуговая сварка под слоем флюса
Этот вид сварки применяется при больших масштабах производства для соединения деталей прямыми и круговыми швами (рис.3). Электродом служит полая сварочная проволока 1.
Производительность данного процесса в 5—10 раз выше, чем при ручной дуговой сварке. Качество сварных швов также высокое.
Рисунок 3 - Автоматическая дуговая сварка под слоем флюса
Сварка в защитных газах
Сварка осуществляется плавящимися (рис. 4, а) или неплавящимися (вольфрамовыми) электродами (рис. 4, б) в струе инертных газов.
Рисунок 4 - Сварка в защитных газах
Данный способ применяют при сваривании деталей из высоколегированных сталей, титановых, никелевых, алюминиевых и магниевых сплавов. При сварке углеродистых сталей используется более дешевый углекислый газ.
Электрошлаковая сварка
В данном виде сварки плавление основного и присадочного металлов осуществляется теплом, которое выделяется при прохождении электрического тока через расплавленный шлак в течение установившегося процесса сварки.
Электрошлаковая сварка классифицируется по виду электрода, наличию колебаний электрода, количеству электродов и некоторым другим признакам. Применяется для соединения массивных заготовок (корпусные детали крупных машин, резервуары высокого давления и т. п.).
Газовая сварка
Данный вид сварки основан на плавлении основного и присадочного металлов высокотемпературным газово-кислородным пламенем. В качестве горючего для сгорания в кислороде применяют самые разные газы: водород, ацетилен, пропан-бутановую смесь, пары бензина, пары керосина, городской газ, природный, светильный, коксовый, нефтяной и другие газы.
Ацетиленокислородная сварка (рис.5) осуществляется в пламени инжекционной горелки. Присадочным металлом служит проволока или прутки из металла, близкого по составу к металлу свариваемых деталей. Качество соединений при ацетиленокислородной сварке ниже, чем при электродуговой сварке.
Рисунок 5 - Ацетиленокислородная сварка
Контактная сварка
Сварка встык сопротивлением применяется, как правило, для соединения деталей с небольшими сечениями. Торцы деталей сжимают гидравлическим прессом, затем включают электрический ток. Металл на стыке при этом доводится до пластического состояния.
Другая разновидность контактной сварки — сварка оплавлением. При этом способе стык сначала сжимают небольшим усилием, затем включают ток. В результате на стыке образуется большое число микродуг, расплавляющих металл (рис. 6, б). После оплавления стык сжимается гидравлическим прессом (рис. 6, в). Сварку оплавлением применяют для соединения деталей больших сечений, кроме того — деталей из разнородных материалов.
Еще один вид контактной сварки — точечная сварка, подразделяемая на одноточечную, двухточечную и многоточечную.
Контактная сварка может выполняться различными видами электрического тока — постоянным, переменным, пульсирующим.
Рисунок 6 - Стыковая сварка
Понятие о свариваемости металлов
Свариваемостью в сварочном производстве называется способность однородных и разнородных металлов (а также их сплавов) образовывать сварное соединение, которое сможет работать при заданных нагрузках, среде, температуре и других условиях.
При сварке плавлением свариваются только металлы, имеющие хорошую взаимную растворимость. Хорошо свариваются все однородные металлы, то есть сталь со сталью, чугун с чугуном, медь с медью и т. п. Медь и свинец не обладают взаимной растворимостью и в расплавленном (жидком) состоянии образуют неперемешивающиеся слои, поэтому сварить медь и свинец практически невозможно. Трудно сваривается железо со свинцом, алюминий- с висмутом, железо с магнием и т. д. Поэтому в таких случаях для обеспечения свариваемости разнородных металлов обычно используют третий металл, обладающий хорошей взаимной растворимостью с обоими свариваемыми металлами.
Кроме свойств основного металла, свариваемость зависит от вида и режима сварки, состава присадочного металла и флюса, от вида защитного газа. Так, например, сваривать углеродистую сталь в среде азота нельзя, потому что произойдет насыщение металла шва азотом, а в результате — старение металла. Сварка меди в азоте, наоборот, происходит благоприятно, поскольку расплавленная медь практически нейтральна к азоту.
Для определения свариваемости металлов и их сплавов на практике используется более 150 способов.
III. Классификация сварки по технологическим признакам.
1. В зависимости от агрегатного состояния вещества в зоне сваркиразличают:
1.1. Сварка плавлением - сварка, осуществляемая оплавлением сопрягаемых поверхностей без приложения внешней силы, при которой обычно, но не обязательно, добавляется расплавленный присадочный металл. Выполняется при температурах равных, или выше температуры плавления свариваемого металла. Сопровождается расплавлением свариваемых поверхностей.
1.2. Сварка давлением - сварка, осуществляемая приложением внешней силы и сопровождаемая пластическим деформированием сопрягаемых поверхностей, обычно без присадочного металла. Выполняется без нагрева или с нагревом до температур ниже температуры плавления свариваемого металла.
Без нагрева свариваются высокопластичные металлы (например: Cu; Al; Pb). Материалы, имеющие пониженную пластичность (например, сталь) нагреваются, с целью повышения пластичности, до температур термопластичного состояния (1000-1200° С).
2. В зависимости от формы дополнительной энергииопределяетсякласссварки.
В зависимости от формы вводимой дополнительной энергии (энергии активации), используемой для образования сварного соединения, сварочные процессы делятся на 3 класса:
2.1. Термический класс - дополнительная энергия вводится в виде теплоты.
К этому классу относится сварка плавлением.
2.2. Термомеханический класс - дополнительная энергия вводится в виде теплоты и упруго-пластической деформации.
2.3. Механический класс - дополнительная энергия вводится только в виде упруго-пластических деформаций.
К термомеханическому и механическому классам относится сварка давлением.
3. В зависимости от энергоносителяопределяетсявид сварки.
Энергоноситель -физическое явление, при котором образуется необходимая для сварки энергия в результате передачи или в результате превращения внутри детали(ей).
В зависимости от используемого при сварке энергоносителя различают следующие виды сварки: 3.1. Энергоноситель - электрическая дуга.
Дуговая сварка - сварка плавлением, при которой нагрев осуществляется электрической дугой.
К этим видам сварки относятся: ручная дуговая сварка плавящимся покрытым электродом, дуговая сварка под флюсом, дуговая сварка в защитном газе плавящимся и неплавящимся электродом, дуговая сварка самозащитной порошковой проволокой, плазменная сварка.
Энергоноситель – газ
Газовая сварка - сварка плавлением, при которой для нагрева используется теплота горения горючего газа или смеси горючих газов и кислорода.
К этим видам сварки относится, например, ацетиленокислородная сварка, газопрессовая сварка.
Энергоноситель – излучение
К этим видам сварки относятся: лазерная сварка, электронно-лучевая сварка.
Энергоноситель - электрический ток
Электрошлаковая сварка - сварка плавлением, при которой используют теплоту, выделяющуюся в вылете плавящегося электрода или электродов и в токопроводящей шлаковой ванне при прохождении тока. При этом металлическая ванна и шлаковая ванна удерживаются охлаждаемыми ползунами, перемещающимися вверх по мере выполнения шва
Контактная сварка - сварка давлением, при которой нагрев, необходимый для сварки, создается электрическим током, проходящим через зону сварки.
Зона сварки - зона детали или деталей, где сварка выполняется или выполнена.
К этим видам сварки относятся: точечная контактная сварка, стыковая контактная сварка, шовная контактная сварка, конденсаторная сварка, высокочастотная контактная сварка, индукционная сварка.
Энергоноситель - движение массы
К этим видам сварки относятся: холодная сварка, ударная сварка(сварка взрывом),сварка трением, ультразвуковая сварка.
Прочие источники энергии
К этим видам сварки относятся: диффузионная сварка, сварка прокаткой
II. Классификация сварки по техническим признакам.
1. В зависимости от способа защиты зоны сварки сварного соединения или всего изделия от влияния атмосферыразличают:
1.1. Без защиты (например: лазерная сварка в воздухе)
1.2. С газошлаковой защитой (например: ручная дуговая сварка плавящимся покрытым электродом, дуговая сварка под флюсом)
1.3. Со шлаковой защитой (например: электрошлаковая сварка)
1.4. С газовой защитой (например: сварка в защитных газах)
1.5. С вакуумной защитой (например: электронно-лучевая сварка)
2. В зависимости от непрерывности процесса сваркиразличают:
Сварка в непрерывном режиме
Сварка в импульсном режиме
Сварка в импульсно-периодическом режиме
3. В зависимости от степени механизации различают:
3.1. Ручная сварка - сварка, при которой электрододержатель, ручной сварочный пистолет или горелка управляются вручную.
3.2. Частично механизированная сварка - ручная сварка, при которой подача проволоки механизирована
3.3. Полностью механизированная сварка - сварка, при которой все главные операции (исключая погрузку-разгрузку деталей) механизированы
Автоматическая сварка - сварка, при которой все операции механизированы
III. Классификация сварки по технологическим признакам.
Технологические признаки классификации устанавливаются для каждого вида сварки отдельно. Например, вид дуговой сварки может быть классифицирован по следующим признакам:
род тока; полярность сварочного тока; вид сварочной дуги; вид электрода; степень механизации.
Таблица 1.1.3.1 − Технические и технологические признаки определяют способ сварки.
| Технические и технологические признаки сварки | Признаки способа сварки |
| Род тока | Постоянный (рис. 1С) Переменный (рис. 1С) |
| Полярность постоянного сварочного тока | Прямая (рис. 2С) Обратная (рис. 3С) |
| Вид сварочной дуги | Дуга прямого действия (рис. 5С, а;б). Дуга косвенного действия (рис. 5С, в). Трехфазная дуга (рис. 5С, г). |
| Вид электрода | Плавящийся электрод (рис. 5С, а) Неплавящийся электрод с использованием присадочного материала (с присадкой) (рис. 5С, б) и без него (без присадки) Покрытый электрод - плавящийся электрод для дуговой сварки, имеющий на поверхности покрытие, адгезионно связанное с металлом электрода . Электродная проволока - сварочная проволока для использования в качестве плавящегося электрода. |
| Степень механизации | Ручная сварка - сварка, выполняемая вручную Механизированная сварка - сварка, при которой подача плавящегося электрода или присадочного металла, или относительное перемещение дуги и изделия выполняются с помощью механизмов. Автоматическая сварка - сварка, при которой возбуждение дуги, подача плавящегося электрода или присадочного металла и относительное перемещение дуги и изделия осуществляются механизмами без непосредственного участия человека, в том числе и по заданной программе |
Сварка на переменном токе и постоянном токе прямой и обратной полярности.
В зависимости от рода токаразличают сварку на переменном токе и сварку на постоянном токе
При сварке на постоянном токе различают сварку на прямой и обратной полярности
Влияние рода тока и полярности на глубину проплавления основного металла (рис. 4С)
При сварке на постоянном токе прямой полярности глубина проплавления hминимальна.
При сварке на постоянном токе обратной полярности глубина проплавления h на 40- 50% больше, чем на постоянном токе прямой полярности. При сварке на переменном токе глубина проплавления h на 15 - 20% меньше, чем при сварке на постоянном токе обратной полярности.
Сварка плавящимся и неплавящимся электродом.
Сварка дугой прямого и косвенного действия, сварка трехфазной дугой.
Рис. 5С Виды сварочной дуги и схемы сварки плавящимся и неплавящимся электродом:
а –дуга прямого действия (сварка плавящимся электродом); б –дуга косвенного действия; в –трехфазная дуга; г – дуга прямого действия (сварка неплавящимся электродом с присадкой); 1 – электрод; 2 – дуга прямого действия; 3 – основной (свариваемый) металл; 4 – дуга косвенного действия; 5 – трехфазная дуга; 6 – присадочный материал (присадка).
Виды сварки
К термическому классу сварки относятся соединения, получаемые местным плавлением поверхностей при помощи тепловой энергии. Тепло для сварки можно получить при помощи электрической дуги (дуговая сварка), от сгорания газовой смеси (газовая сварка), электронным или фотонным лучом (электронно-лучевая или лазерная сварка), сжиганием термитной смеси (термитная сварка), при прохождении электрического тока через расплавленный металл (электрошлаковая сварка) и т.д.
Дуговая сварка
При этом способе тепло для плавления получают от электрической дуги, возникающей в узком разрыве электрической цепи между сварочным электродом и изделием. Электрическое сопротивление этого зазора поднимает температуру до 4500 - 6000°С, в результате чего расплавляется конец электрода и участок детали, подлежащий соединению посредством сварки. После остывания металла получается сварочный шов, по прочности не уступающий основному металлу изделия. Яркий голубой свет и эффектный фонтан искр являются отличительной чертой дуговой сварки. Особым видом дуговой сварки является плазменная сварка, при которой нагрев осуществляется сжатой дугой.
Газовая сварка
При газовой сварке разогрев свариваемой кромки происходит при помощи газопламенной ее обработки. Пламя, полученное при выходе из газовой горелки, создает температуру до 3000°С и позволяет не только проводить сварку металлических кромок отдельных деталей, но и резать металл, нагревать его для гибки и т.д.
Лучевая сварка
Тепло в зоне сварки при лучевой сварке получают, бомбардируя сварочную кромку направленным электронным или фотонным потоком. Электронный поток получают при помощи специального прибора - электронной пушки, а фотонный поток создают в лазерных установках.
Термитная сварка
При термитной сварке используют тепло, полученное в результате сжигания термитной смеси, состоящей из алюминия и оксидов железа.
Электрошлаковая сварка
При электрошлаковой сварке плавление кромок свариваемых деталей получают теплом, возникающим при прохождении электрического тока через расплавленный электропроводный шлак.
Термическая разделительная резка
Под термической разделительной резкой понимают процесс обратный сварке, то есть, когда атомы металла сгорают в струе технически чистого кислорода, а полученные при этом продукты сгорания удаляются из зоны резания.
Термомеханический класс сварки
К термомеханическому классу относят кузнечную, контактную, диффузионную и прессовую сварку, использующую одновременно энергию механического и термического воздействия.
Кузнечная сварка
Кромки свариваемых деталей нагревают в специальных печах-горнах до требуемой температуры, а затем при помощи ударного механического воздействия соединяют между собой. Если для соединения деталей используют механические прессы, а для нагрева - все ранее перечисленные способы термического воздействия, то такой вид сварки называют прессовым.
Контактная сварка
Соединяемые детали сдавливают между собой, а тепло для сварки получают при прохождении электрического тока через контактную часть деталей. В зависимости от размеров контактной части свариваемых деталей различают точечную, стыковую, шовную и рельефную контактную сварку. Этот вид получил одно из ведущих мест в машиностроении, так как является наиболее экономичным и производительным. Контактная сварка легче всего поддается механизации и автоматизации, где механические роботы заменяют человека со сварочным электрододержателем.
Диффузионная сварка
Сварку деталей получают за счет диффузии атомов из одной детали в другую, возникающей при относительно небольшом длительном нагреве и пластической деформации, получающейся от механического давления.
Механический класс сварки
В механическом классе сварки соединение поверхностей осуществляется механическим воздействием (давление, трение, взрыв и т.д.) без использования внешнего источника тепла.
Сварка трением
При сварке трением нагрев свариваемых деталей получают за счет сил трения, возникающих при вращении деталей относительно друг друга при одновременном сдавливании их между собой.
Холодная сварка
При сильном сдавливании деталей между собой получается пластическая деформация металла, при которой атомы двух деталей настолько близко сближаются, что между ними возникают силы взаимодействия. В результате этого получается достаточно прочное соединение деталей, называемое холодной сваркой.
Сварка взрывом
Сближение атомов между собой может происходить в результате направленного взрыва, при котором частицы быстро движутся навстречу друг другу и, соударяясь, сближаются между собой настолько, что между ними возникают силы взаимодействия.
Ультразвуковая сварка
Силы взаимодействия между атомами при ультразвуковой сварке возникают в результате колебаний кристаллической решетки металла под действием ультразвуковых колебаний.
Сварка. Основные виды сварки. Сварка различных металлов с сплавов.
Сварка - это технологический процесс получения неразъёмного соединения материалов за счёт образования атомной связи. Процесс создания сварного соединения протекает в две стадии.
На первой стадии необходимо сблизить поверхности свариваемых материалов на расстояние действия сил межатомного взаимодействия (около 3 А). Обычные металлы при комнатной температуре не соединяются при сжатии даже значительными усилиями. Соединению материалов мешает их твердость, при их сближении действительный контакт происходит лишь в немногих точках, как бы тщательно они не были обработаны. На процесс соединения сильно влияют загрязнения поверхности - окислы, жировые пленки и пр., а также слои абсорбированных примесных атомов. Ввиду указанных причин выполнить условие хорошего контакта в обычных условиях невозможно. Поэтому образование физического контакта между соединяемыми кромками по всей поверхности достигается либо за счёт расплавления материала, либо в результате пластических деформаций, возникающих в результате прикладываемого давления. На второй стадии осуществляется электронное взаимодействие между атомами соединяемых поверхностей. В результате поверхность раздела между деталями исчезает и образуется либо атомная металлическая связи (свариваются металлы), либо ковалентная или ионная связи (при сварке диэлектриков или полупроводников). Исходя из физической сущности процесса образования сварного соединения различают три класса сварки: сварка плавлением, сварка давлением и термомеханическая сварка (рис. 1.25).
Рис. 1.25. Классификация видов сварки
К сварке плавлением относятся виды сварки, осуществляемой плавлением без приложенного давления. Основными источниками теплоты при сварке плавлением являются сварочная дуга, газовое пламя, лучевые источники энергии и «джоулево тепло». В этом случае расплавы соединяемых металлов объединяются в общую сварочную ванну, а при охлаждении происходит кристаллизация расплава в литой сварочный шов.
При термомеханической сварке используется тепловая энергия и давление. Объединение соединяемых частей в монолитное целое осуществляется за счет приложения механических нагрузок, а подогрев заготовок обеспечивает нужную пластичность материала.
К сварке давлением относятся операции, осуществляемые при приложении механической энергии в виде давления. В результате металл деформируется и начинает течь, подобно жидкости. Металл перемещается вдоль поверхности раздела, унося с собой загрязненный слой. Таким образом, в непосредственное соприкосновение вступают свежие слои материала, которые и вступают в химическое взаимодействие.
2. Основные виды сварки
Ручная электродуговая сварка. Электрическая дуговая сварка в настоящее время является важнейшим видом сварки металлов. Источником тепла в данном случае служит электрическая дуга между двумя электродами, одним из которых является свариваемые заготовки. Электрическая дуга является мощным разрядом в газовой среде.
Процесс зажигания дуги состоит из трех стадий: короткое замыкание электрода на заготовку, отвод электрода на 3-5 мм и возникновение устойчивого дугового разряда. Короткое замыкание производится с целью разогрева электрода (катода) до температуры интенсивной экзо- эмиссии электронов.
На второй стадии эмитированные электродом электроны ускоряются в электрическом поле и вызывают ионизацию газового промежутка «катод-анод», что приводит к возникновению устойчивого дугового разряда. Электрическая дуга является концентрированным источником тепла с температурой до 6000 оС. Сварочные токи достигают 2-3 кА при напряжении дуги (10-50) В. Наиболее часто применяется дуговая сварка покрытым электродом. Это ручная дуговая сварка электродом, покрытым соответствующим составом, имеющим следующее назначение:
1. Газовая и шлаковая защита расплава от окружающей атмосферы.
2. Легирование материала шва необходимыми элементами.
В состав покрытий входят вещества: шлакообразующие - для защиты расплава оболочкой (окислы, полевые шпаты, мрамор, мел); образующие газы СО2, СН4, ССl4; легирующие - для улучшения свойств шва (феррованадий, феррохром, ферротитан, алюминий и др.); раскислители - для устранения окислов железа (Ti, Mn, Al, Si и др.) Пример реакции раскисления : Fe2O3+Al = Al2O3+Fe.
Рис. 1.26. Ручная сварка покрытым электродом: 1 - свариваемые детали, 2 - сварной шов, 3 - флюсовая корочка, 4 - газовая защита, 5 - электрод, 6 - покрытие электрода, 7 - сварная ванна
Рис. 1.26 иллюстрирует сварку покрытым электродом. По указанной выше схеме между деталями (1) и электродом (6) зажигается сварочная дуга. Обмазка (5) при расплавлении защищает сварочный шов от окисления, улучшает его свойства путем легирования. Под действием температуры дуги электрод и материал заготовки плавятся, образуя сварную ванну (7), которая в дальнейшем кристаллизуется в сварной шов (2), сверху последний покрывается флюсовой корочкой (3), предназначенной для защиты шва. Для получения качественного шва сварщик располагает электрод под углом (15-20)0 и перемещает его по мере расплавления вниз для сохранения постоянной длины дуги (3-5) мм и вдоль оси шва для заполнения разделки шва металлом. При этом обычно концом электрода совершают поперечные колебательные движения для получения валиков требуемой ширины.
Автоматическая сварка под флюсом.
Таким образом, автоматическая сварка под слоем флюса отличается от ручной сварки по следующим показателям: стабильное качество шва, производительность в (4-8) раз больше, чем при ручной сварке, толщина слоя флюса - (50-60) мм, сила тока - (1000-1200) А, оптимальная длина дуги поддерживается автоматически, шов состоит на 2/3 из основного металла и на 1/3 дуга горит в газовом пузыре, что обеспечивает отличное качество сварки.
Электрошлаковая сварка.
Электрошлаковая сварка является принципиально новым видом процесса соединения металлов, изобретенном и разработанным в ИЭС им. Патона. Свариваемые детали покрываются шлаком, нагреваемом до температуры, превышающей температуру плавления основного металла и электродной проволоки.
На первой стадии процесс идет так же, как и при дуговой сварке под флюсом. После образования ванны из жидкого шлака горение дуги прекращается и оплавление кромок изделия происходит за счет тепла, выделяющегося при прохождении тока через расплав. Электрошлаковая сварка позволяет сваривать большие толщи металла за один проход, обеспечивает большую производительность, высокое качество шва.
Рис. 1.27. Схема шлаковой сварки:
1 - свариваемые детали, 2 - сварной шов, 3 - расплавленный шлак, 4 - ползуны, 5 - электрод
Схема электрошлаковой сварки показана на рис. 1.27. Сварку ведут при вертикальном расположении деталей (1), кромки которых так же вертикальны или имеют наклон не более 30 o к вертикали. Между свариваемыми деталями устанавливают небольшой зазор, куда насыпают порошок шлака. В начальный момент зажигается дуга между электродом (5) и металлической планкой, устанавливаемой снизу. Дуга расплавляет флюс, который заполняет пространство между кромками свариваемых деталей и медными формующими ползунами (4), охлаждаемыми водой. Таким образом, из расплавленного флюса возникает шлаковая ванна (3), после чего дуга шунтируется расплавленным шлаком и гаснет. В этот момент электродуговая плавка переходит в электрошлаковый процесс. При прохождении тока через расплавленный шлак выделяется джоулево тепло. Шлаковая ванна нагревается до температур (1600-1700) 0С, превышающих температуру плавления основного и электродного металлов. Шлак расплавляет кромки свариваемых деталей и погруженный в шлаковую ванну электрод. Расплавленный металл стекает на дно шлаковой ванны, где и образует сварочную ванну. Шлаковая ванна надежно защищает сварочную ванну от окружающей атмосферы. После удаления источника тепла, металл сварочной ванны кристаллизуется. Сформированный шов покрыт шлаковой коркой, толщина которой достигает 2 мм.
Повышению качества шва при электрошлаковой сварке способствует ряд процессов. В заключение отметим основные преимущества электрошлаковой сварки.
- Газовые пузыри, шлак и легкие примеси удаляются из зоны сварки по причине вертикального расположения сварного устройства.
- Большая плотность сварного шва.
- Сварной шов менее подвержен трещинообразованию.
- Производительность электрошлаковой сварки при больших толщинах материалов почти в 20 раз превышает аналогичный показатель автоматической сварки под флюсом.
- Можно получать швы сложной конфигурации.
- Этот вид сварки наиболее эффективен при соединении крупногабаритных деталей типа корпусов кораблей, мостов, прокатных станов и пр.
Электронно-лучевая сварка.
Источником тепла является мощный пучок электронов с энергией в десятки килоэлектронвольт. Быстрые электроны, внедряясь в заготовку, передают свою энергию электронам и атомам вещества, вызывая интенсивный разогрев свариваемого материала до температуры плавления. Процесс сварки осуществляется в вакууме, что обеспечивает высокое качество шва. Ввиду того что электронный луч можно сфокусировать до очень малых размеров (менее микрона в диаметре), данная технология является монопольной при сварке микродеталей.
Плазменная сварка.
При плазменной сварке источником энергии для нагрева материала служит плазма - ионизованный газ. Наличие электрически заряженных частиц делает плазму чувствительной к воздействию электрических полей. В электрическом поле электроны и ионы ускоряются, то есть увеличивают свою энергию, а это эквивалентно нагреванию плазмы вплоть до 20-30 тыс. градусов. Для сварки используются дуговые и высокочастотные плазмотроны (см. рис. 1.17 - 1.19). Для сварки металлов, как правило используют плазмотроны прямого действия, а для сварки диэлектриков и полупроводников применяются плазмотроны косвенного действия. Высокочастотные плазмотроны (рис. 1.19) так же применяются для сварки. В камере плазмотрона газ разогревается вихревыми токами, создаваемыми высокочастотными токами индуктора. Здесь нет электродов, поэтому плазма отличается высокой чистотой. Факел такой плазмы может эффективно использоваться в сварочном производстве.
Диффузионная сварка.
Способ основан на взаимной диффузии атомов в поверхностных слоях контактирующих материалов при высоком вакууме. Высокая диффузионная способность атомов обеспечивается нагревом материала до температуры, близкой к температуре плавления. Отсутствие воздуха в камере предотвращает образование оксидной пленки, которая смогла бы препятствовать диффузии. Надежный контакт между свариваемыми поверхностями обеспечивается механической обработкой до высокого класса чистоты. Сжимающее усилие, необходимое для увеличения площади действительного контакта, составляет (10-20) МПа.
Технология диффузионной сварки состоит в следующем. Свариваемые заготовки помещают в вакуумную камеру и сдавливают небольшим усилием. Затем заготовки нагревают током и выдерживают некоторое время при заданной температуре. Диффузионную сварку применяют для соединения плохо совместимых материалов: сталь с чугуном, титаном, вольфрамом, керамикой и др.
Контактная электрическая сварка.
При электрической контактной сварке, или сварке сопротивлением, нагрев осуществляется пропусканием электрического тока достаточной иглы через место сварки. Детали, нагретые электрическим током до плавления или пластического состояния, механически сдавливают или осаживают, что обеспечивает химическое взаимодействие атомов металла. Таким образом, контактная сварка относится к группе сварки давлением. Контактная сварка является одним из высокопроизводительных способов сварки, она легко поддается автоматизации и механизации, вследствие чего широко применяется в машиностроении и строительстве. По форме выполняемых соединений различают три вида контактной сварки: стыковую, роликовую (шовную) и точечную.
Стыковая контактная сварка.
Это вид контактной сварки, при которой соединение свариваемых частей происходит по поверхности стыкуемых торцов. Детали зажимают в электродах-губках, затем прижимают друг к другу соединяемыми поверхностями и пропускают сварочный ток. Стыковой сваркой соединяют проволоку, стержни, трубы, полосы, рельсы, цепи и др. детали по всей площади их торцов. Существует два способа стыковой сварки:
- Оплавлением: детали соприкасаются в начале по отдельным небольшим контактным точкам, через которые проходит ток высокой плотности, вызывающий оплавление деталей. В результате оплавления на торце образуется слой жидкого металла, который при осадке вместе с загрязнениями и окисными плёнками выдавливается из стыка.
Читайте также: