Сварка пайка резка это
Обновлено: 13.05.2024
Процессы сварки, наплавки и тепловой резки металлов сопровождаются выделением сварочного аэрозоля и газов, количество которых пропорционально расходу сварочных материалов (электродов, сварочной проволоки, припоя и т.п.), а при контактной электросварке – номинальной мощности применяемого оборудования.
Сварочный аэрозоль и аэрозоль, выделяющийся при газовой резке, преимущественно состоят из оксидов свариваемых (разрезаемых) металлов или компонентов сплавов (железа, марганца, хрома, титана, алюминия и т.д.).
Применение тепла от сжигания горячих газов (ацетилена, пропан-бутановой смеси и т.п.) для нагрева деталей ведет к выделению оксидов азота и углерода в количестве, зависящем от вида процесса нагрева и расхода горючего газа.
1. Максимальное разовое выделение (г/с) загрязняющего вещества (компонентов сварочного аэрозоля и сопутствующих газов) от m одновременно работающих сварочных постов (машин электроконтактной сварки) определяется по формулам:
где – удельное выделение ЗВ i-го поста, г/кг; – количество использованного сварочного материала за время непрерывной работы (цикл) i-го поста, кг/цикл; – длительность цикла (периода) сварка i-го поста, ч/цикл; или
где – удельное выделение ЗВ при работе i-й электронной машины, г/ч на 50 кВт номинальной мощности машины; – номинальная мощность i-й машины, кВт.
2. Максимальное разовое выделение (г/с) загрязняющего вещества (продуктов горения) от m одновременно работающих горелок при сварке, наплавке, пайке или газорезке металлов, определяется по формуле:
где – удельное выделение 3В j-й горелки, г/кг; р – количество использованного горючего газа за время непрерывной работы (цикл) j-й горелки, кг/цикл; – длительность работы j-й горелки, ч/цикл.
3. Максимальное разовое выделение (г/с) загрязняющего вещества (компонентов аэрозоля и сопутствующих газов) от m одновременно работающих газовых резаков:
где – удельное выделение 3В при работе i-го резака, г/ч.
4. Пересчет справочных значений удельных выделений ЗВ от газового резака можно провести по формуле:
где –удельное выделение Зв при работе резака, г/ч; – удельное выделение ЗВ при работе резака, г/пог.м; – производительность газового резака, пог.м/ч.
5. Валовое выделение (т/год) загрязняющего вещества от m сварочных постов определяется по формулам:
где – удельное выделение ЗВ i-го поста, г/кг; – общее количество сварочного материала или горючего газа, использованного i-м постом за год, кг/год, м/год;
где – суммарное время сварки на i-й машине за год, ч/год; – время сварки на i-й машине за день, – количество дней работы i-й машине за год.
6. Валовое выделение (т/год) загрязняющего вещества от m станков:
где – удельное выделение ЗВ при работе i-го станка, г/ч; – суммарное время i-го станка за год, ч/год; – время работы i-го станка за день, ч; – количество дней работы i-го станка за год.
На участке ремонта в наиболее загруженные часы рабочей смены двое рабочих проводят газовую резку листов углеродистой стали. При этом первый режет листы толщиной 5 мм (длина реза , м, за , мин), а второй – толщиной 10 мм (длина реза , м, за , мин).
Определить: максимальные разовые выделения загрязняющих веществ (ЗВ) в воздух участка во время их одновременной работы. Величины удельного выделения ЗВ (г/пог.м) при газовой резке углеродистой стали представлены в таблице 2.6. Исходные данные по вариантам – в таблице 2.7.
Классификация процессов и виды работ при сварке, наплавке, резке, напылении и пайке металлов
Сварку плавлением в зависимости от различных способов, характера источников нагрева и расплавления свариваемых кромок деталей можно условно разделить на следующие основные виды:
электрическая дуговая, где источником тепла является электрическая дуга;
электрошлаковая сварка, где основным источником теплоты является расплавленный шлак, через который протекает электрический ток;
электронно-лучевая, при которой нагрев и расплавление металла производится потоком электронов;
лазерная, при которой нагрев и расплавление металла происходит сфокусированным мощным лучом микрочастиц – фотонов;
газовая, при которой нагрев и расплавление металла происходит за счет тепла пламени газовой горелки.
Более подробную классификацию можно провести и по другим характеристикам, выделив сварку плавящимся и неплавящимся электродом, дугой прямого и косвенного действия; открытой дугой, под флюсом, в среде защитного газа, дуговой плазмой.
Классификация дуговой сварки производится также в зависимости от степени механизации процесса сварки, рода и полярности тока и т. д.
По степени механизации различают сварку ручную, механизированную (полуавтоматом) и автоматическую. Каждый из видов сварки в соответствии с этой классификацией характеризуется своим способом зажигания и поддержания определенной длины дуги; манипуляцией электродом для придания свариваемому шву нужной формы; способом перемещения дуги по линии наложения шва и прекращения процесса сварки.
При ручной сварке указанные операции выполняются рабочим-сварщиком вручную без применения механизмов.
При сварке на полуавтомате плавящимся электродом механизируются операции по подаче электродной проволоки в сварочную зону, а остальные операции процесса сварки осуществляются сварщиком вручную.
При автоматической сварке механизируются операции по возбуждению дуги и перемещению ее по линии наложения шва с одновременным поддержанием определенной длины дуги. Автоматическая сварка плавящимся электродом производится, как правило, сварочной проволокой диаметром 1—6 мм; при этом режимы сварки (сварочный ток, напряжение дуги, скорость перемещения дуги и др.) более стабильны. Этим обеспечивается качество сварного шва по его длине, однако требуется более тщательная подготовка к сборке деталей под сварку.(материал может повторятся, повторение мать учения)
Сваркой называют технологический процесс получения неразъемных соединений из металлов, сплавов и других однородных п.; разнородных материалов в результате образования атомно-молекулярных связей между частицами соединяемых заготовок, помощью сварки можно соединить между собой детали из различных металлов и сплавов, керамических материалов, пластмасс. Применяют большое число разновидностей сварки, В зависимости от агрегатного состояния металла в месте соединения во время сварки их подразделяют на сварку давлением, осуществляющую с приложением давления в холодном или в подогретом состоянии. сварку плавлением, при которой соединение получают расплавлением соединенных поверхностей. Сварку в твердом состоянии приложением давления называют 1 сваркой давлением.Существует множество разновидностей сварки давлением, которые различаются источником нагревания либо видом энергии, применяемой для активизации процесса. Контактная электрическая сварка,при которой подогревают соединяемые поверхности проходящим электрическим током и затем их сдавливают. Сварку производят на машинах, состоящих из источника тока (понижающего трансформатора), прерывателя тока и механизмов зажат: заготовок и давления. По виду получаемого соединения контактную сварку подразделяют на стыковую, точечную и шовную Стыковую контактную сваркуприменяют для соединения встык деталей типа стержней, толстостенных труб, рельсов и т. Точечная сварка,применяемая в основном для изготовления листовых или стержневых конструкций, позволяет получать прочие соединения в отдельных точках. Шовную сваркуприменяют для изготовления листовых конструкций для получения прочного герметичного соединения. Конденсаторная сваркаявляется одной из разновидностей контактной электрической сварки. Энергия необходимая для подогревания места сварки, накапливается в конденсаторах, а затем в процессе разряда преобразуется в тепло Количество накопленной энергии можно регулировать изменением емкости конденсаторов и напряжения зарядки. Способ такс сварки применяется в радио- и электротехнической промышленности, легко вписывается в роторные линии. Диффузионной сварюсоединяют заготовки в твердом состоянии в вакууме приложением сдавливающих сил при повышенной температуре. Достоинстве электрической, радиотехнической и других отраслях промышленности. Сварка трениемобразует соединение в результате пластического деформирования заготовок, предварительно нагретых в месте контакта теплотой, выделившийся в результате трения. Основные ее достоинства - высокая производительность, малая энергоемкость процесса, возможность сварки заготовок материалов различных сочетаний, стабильность качества и отсутствие таких вредных факторов, как ультрафиолетовое излучение газовое выделение, брызги. Холодная сваркаодин из способов сварки давлением без подогревания. Для ее осуществлен соединяемых поверхностей вращающейся металлической щеткой, шабрением и с последующим обезжириванием тщательно уда оксиды и загрязнение. Холодную сварку применяют для соединения заготовок из цветных металлов и сплавов, для заварки обол для сварки приводов, шин, в электромонтажном производстве. 2. Сварка плавлениемПри сварке плавлением сапы межатома взаимодействия возникают между материалами двух свариваемых заготовок, находящихся в месте соединения в жидком состоянии получения неразъемного соединения кромки свариваемых заготовок расплавляют с помощью мощного источника теплоты; расплавке металл образует общую сварочную ванну, смачивающую полуоплавленную поверхность соединяемых элементов. В процессе расплавления устраняются все неровности: поверхностей, органические пленки, адсорбированные газы, оксиды и другие загрязнения, мешающие сближению атомов. По удаления источника нагревания жидкий металл остываем, начинается кристаллизация и образование сварного шва, соединяющего заготовок в единое целое. В зависимости от типа выбранного источника теплоты сварку плавлением можно подразделять на электролит плавлением, электронно-лучевую плавлением, ацетило-кислородную и т. Электрическая дуговая сварка является одним из наш распространенных способов сварки плавлением .К свариваемым заготовкам и к электроду подводится постоянный или перемененной ток от специального источника тока и возбуждается электрическая сварочная дута — стабильный электрический разряд в ионизированных парах гаи газах. Дуговую сварку можно выполнить плавящимся и неплавящимся электродами В качестве плавящего электрода применяют металлический стержень идентичного по состав> металла свариваемых заготовок. При ручной дуговой сваркесварка возбуждает дугу, поддерживает ее горение, опускает электрод по мере его плавления и перемещает электрод вдоль сваривания заготовок. В качестве электродов применяют пру/тки из сварочной проволоки, покрытые специальным составом. Ручную луп сварку широко применяют в машиностроении при сварки заготовок из сталей и цвет, металлов. Существует автоматическая полуавтоматическая сварка штучными электродами. Пайкаэто технологический процесс соединения металлических заготовок б расплавления посредством введения между ними расплавленного промежуточного металла-припоя. По особенностям пронес технологии пайку можно разделить на капиллярную, диффузионную, контактно-реактивную, реактивно-флюсовую и пайку-св, Капиллярная пайка.Припой заполняется зазор между соединяемыми поверхностями и удерживается в нем за счет капиллярных Соединения образуется за счет растворения основы в жидком припое и последующей кристаллизации раствора. Применяют соединении в на хлест. Диффузионная пайкасоединение образуется за счет взаимной диффузии компонентов припоя и паж материалов, причем возможно образование в шве твердого раствора или тугоплавких хрупких интерматериалов. Контактно реактивная пайкапри пайке между соединенными металлами или соединяемыми металлами и прослойкой другого мета." результате контактного плавления образуется сплав, который заполняет зазор и при кристаллизации образует паянное соединение Реактивно-флюсовая пайка.Припой образуется за счет реакции вытеснения между основным металлом. Пайка-сварка.Па соединение образуется так же, как при сварки плавлением, но в качестве присадочного металла применяют припой. Все при температуре плавления подразделяются на низкотемпературные(температура плавления ниже 500 С), или мягкие припои высокотемпературные (темп, выше 500 С), или твердые припои. Припои изготавливают в виде прутков, проволок, листов, п< спиралей, колец, дисков, укладываемых в место соединения. К низкотемпературным или мягким припоям относятся олово свинцовые, на основе висмута, индия, кадмия, цинка, олова. К высокотемпературным, или твердым припоям относятся медные, медно цинковые, медно-никелевые, с благородными металлами (серебром, золотом). Паяльные флюсы применяют для очистки поверхности паяемого металла, а также для снижения поверхностного вытяжения и улучшения растекания и смачиваем ости жидкого npi Способы пайки классифицируют в зависимости от используемых источников нагрева. Наиболее распространенными явл naf печах, индукционная сопротивлением, погружением, радиационная, горелками, паяльниками, электронагревательными металла
Наплавка — нанесение слоя металла на поверхность заготовки или изделия посредством сварки плавлением. В случае применения для этой цели сварки давлением употребляется термин — наварка (ГОСТ 2601—84).
Изготовительная наплавка служит для получения новых биметаллических (многослойных) изделий. Такие изделия состоят из основы (основной металл), обеспечивающей необходимую конструкционную прочность, и наплавленного рабочего слоя (наплавленный металл) с особыми свойствами (износостойкость, термостойкость, коррозионная стойкость и т. д.).
Восстановительная наплавка применяется для восстановления первоначальных размеров изношенных или поврежденных деталей. В этом случае наплавленный металл может быть близок по составу и свойствам основному металлу (восстановительная размерная наплавка) или отличаться от них (восстановительная износостойкая наплавка).
Наплавленный металл вследствие перемешивания с основным металлом и взаимодействия с атмосферой дуги и шлаком отличается по составу от электродного (присадочного) металла.
Классификация способов наплавки
Способы наплавки, как и способы сварки, классифицируются по трем группам признаков (ГОСТ 19521—74): физическим, техническим и технологическим.
По физическому признаку (используемый источник нагрева) основные способы наплавки можно разделить на три группы:
термические (дуговая, электрошлаковая, плазменная, электронно-лучевая, световая, индукционная, газовая, печная);
термомеханические (контактная, прокаткой, экструдированием);
механические (взрывом, трением).
Большинство из этих способов в свою очередь могут подразделяться по техническим (способ защиты металла в зоне наплавки, степень механизации наплавки, непрерывность процесса наплавки) и технологическим (по роду тока, по количеству электродов, по наличию внешнего воздействия и т п.) признакам.
1.Ручная наплавка штучными электродами.
Рекомендуется для наплавки на единичные изделия сложной формы. К достоинствам относится возможность наплавки практически любого состава. Кроме того, наплавка может проводиться во всех пространственных положениях, а используемое оборудование относительно несложное и недорогое. Последние два обстоятельства позволяют осуществлять наплавку даже в полевых условиях без трудоемкой разборки и последующей сборки сложных и громоздких агрегатов.
К недостаткам относится низкая производительность (2 – 4 кг/час) и вследствие этого повышенная стоимость работ. Количество работы в значительной степени зависит от квалификации сварщика.
2.Автоматическая наплавка проволокой под флюсом.
По этому процессу наплавка выполняется либо порошковой проволокой под нейтральным флюсом, либо проволокой сплошного сечения под легирующим флюсом. Второй способ менее распространен и здесь рассматриваться не будет.
Рекомендуется для массового использования наплавленных изделий простой формы. Преимуществами являются отсутствие излучения и разбрызгивания, большая производительность (до 15 кг/час), автоматический контроль и вследствие этого высокое качество (не зависящее от квалификации рабочего).
Недостатком является сложное и дорогое оборудование, ограниченный выбор наплавочных материалов.
3.Полуавтоматическая наплавка самозащитной порошковой проволокой.
производительность, относительно небольшая стоимость работ, возможность наплавки практически любого сплава во всех пространственных положениях, несложное, недорогое и компактное оборудование, позволяющее проводить наплавку «по месту».
По сравнению с ручной наплавкой она имеет ряд преимуществ. Так, рабочее время используется эффективнее, поскольку отсутствуют перерывы на замену штучных электродов. При этом наплавщик способен выполнить один непрерывный шов вместо последовательности коротких. Увеличивается коэффициент наплавки (проволока расходуется практически полностью, а 5 – 10 см длины каждого ручного электрода выбрасывается).
Поэтому полуавтоматический процесс наплавки примерно в четыре раза производительнее ручного и на 30 – 50 % дешевле.
Различают три вида термической резки:
При резки окислением металл в зоне резки нагревают до температуры его воспламенения в кислороде, затем сжигают его в струе кислорода, использую образующуюся теплоту для подогрева следующих участков металла. Продукты сгорания выдувают из реза струей кислорода и газов, образующихся при горении металла.
К резке окислением относятся кислородная и кислородно-флюсовая резка.
Кислородную резку мы и будем подробно рассматривать в этом курсе.
При резке плавлением металл в месте реза нагревают мощным концентрированным источником тепла выше температуры его плавления и выдувают расплавленный металл из реза с помощью силы давления дуговой плазмы, реакции паров металла, электродинамических и других сил, возникающих при действии источника тепла, либо специальной струей газа.
К резке плавлением относят: дуговая, воздушно-дуговая, сжатой дугой (плазменная), лазерная резка.
При резки плавлением-окислением применяют одновременно оба процесса, на которых основаны две предыдущие группы способов резки.
К резке плавлением-окислением относятся кислородно-дуговая, кислородно-плазменная, кислородно-лазерная резка.
Сварка и пайка
Обработкой металлов давлением называют технологический процесс изготовления заготовок или деталей целенаправленным пластическим деформированием исходного материала после приложения внешних сил. Большинство металлов и сплавов обрабатываются давлением. Исключения составляют чугун и некоторые твердые сплавы. Исходными материалами для обработки являются слитки или заготовки черных и цветных металлов различных размеров и массы.
Основными способами обработки металлов давлением являются:
Прокатка – вид обработки давлением, при котором исходная заготовка – слиток или отливка – под действием сил трения непрерывно втягивается между вращающимися валками и пластически деформируется с уменьшением толщины и увеличением длины, а иногда ширины.
Прессование – процесс выдавливания металла из контейнера через одно или несколько отверстий в матрице с площадью меньшей, чем поперечное сечение исходной заготовки.
Волочение– процесс протягивания заготовки через отверстие, размеры которого меньше, чем исходные размеры. Волочение производят в холодном состоянии. Волочением обрабатывают стали, цветные металлы и сплавы. Сортамент изделий, изготавливаемых волочением разнообразный: прутки, профили, трубы, проволока диаметром 0,002 мм и выше.
Ковка– способ обработки металла, при котором нагретая заготовка подвергается многократным ударам инструмента, в результате чего она постепенно приобретает заданную форму и размеры. Изделие, полученное в результате ковки, называют поковкой.
Штамповка – вид обработки металлов давлением, при котором формирование детали осуществляется пластическим деформированием металла исходной заготовки в специальном инструменте – штампе.
Сварка– технологический процесс получения неразъемных соединений посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагревании, пластическом деформировании или совместном действии того и другого.
Все способы и методы сварки (а их более 100) разделяются на две большие группы: а) сварка плавлением; б) сварка давлением.
При сварке плавлением свариваемые детали соединяются после местного расплавления кромок тепловой энергией соответствующего источника тепла. Источником тепла могут быть: дуга, газовое пламя, электронный луч, луч лазера и т. д. Наибольшее распространение получили газовый и дуговой способы сварки плавлением. В настоящее время около 70 % всех сварочных работ выполняются методами плавления.
При сварке давлением происходит сближение соединяемых деталей, пластическое деформирование металла и образование прочного шва.
Образование соединения происходит в три стадии:
1) сближение поверхностей, устранение неровностей и поверхностной пленки;
2) объединение электронных оболочек, возникновение межатомных связей и образование сварного шва;
3) взаимная диффузия атомов, нагревание металла, изменение структуры.
Пайка– это процесс соединения деталей при температуре ниже температуры их плавления путем смачивания их расплавленным припоем, затекания его в зазор и последующей его кристаллизацией.
Припой – это металл или сплав, вводимый в зазор между соединяемыми поверхностями, имеющий более низкую температуру плавления, чем соединяемые материалы и обладающий способностью смачивать паяемые материалы.
Флюс – активное химическое вещество, применяемое для удаления оксидной пленки с поверхности паяемого металла и припоя и защиты их от окисления в процессе пайки, а также для снижения поверхностного натяжения припоя и улучшения растекания жидкого припоя.
Сварка и пайка производятся с применением местного нагрева и обеспечивает получение неразъемных соединений металлических частей.
Свариваемостью называется свойство металлов давать прочные неразъемные соединения изготовленных на них предметов при нагреве до определенной температуры стыков этих предметов.
При этом одни металлы способны свариваться лишь в жидком состоянии, когда металл свариваемых частей доводится до плавления, сливается в общую, более или менее однородную ванночку, после затвердевания которой образуется шов (сварка плавлением); другие металлы могут свариваться как в жидком, так и в твердом (пластическом) состоянии с применением давления, способствующего плотному контакту и взаимной диффузии металла в месте соприкосновения свариваемых частей (сварка давлением).
В технике сварка металлов имеет очень важное значение. Сварные конструкции прочнее и дешевле клепаных и дают значительную экономию металла. Сварку применяют также для изготовления сварных конструкций взамен литых, при исправлении пороков литья и восстановлении поломанных деталей.
Сварка плавлением имеет наибольшее применение вследствие меньшей стоимости, простоты оборудования и универсальности. Следует, однако, отметить что при сварке плавлением происходят значительные изменения в химическом составе наплавленного металла и в его структуре.
В жидкой ванне происходит окисление расплавленного металла, растворение азота, выгорание легирующих компонентов. При применении специальных обмазоки электродов может происходить легирование и раскисление ванны. При охлаждении ванны металл кристаллизуется, вследствие чего в зоне шва образуется литая (столбчатая, дендритная или равноосная) структура; участок неполного расплавления (перехода от наплавленного металла к основному) и прилежащий к нему участок перегрева характеризуется крупнозернистым строением, что снижает вязкость; далее идут участки нормализации (нагрев выше точки Лс3), неполной перекристаллизации (нагрев между точками Асх и Ас3) и участок рекристаллизации, каждый из которых имеет различную структуру. Следствием этого является большая или меньшая неоднородность свойств основного и наплавленного металла.
При сварке в пластическом состоянии химический состав остается неизменным, а структура изменяется незначительно; следовательно, и свойства свариваемых частей практически остаются постоянными, что является преимуществом этого вида сварки.
По роду источников тепла для нагрева металла сварка делится на электрическую, при которой электрическая энергия преобразуется в тепловую, и химическую, при которой используется энергия химических реакций.
Электрическая сварка может быть дуговой, контактной и шлаковой, а химическая — газовой, термитной и кузнечной. Кузнечная сварка применяется для низкоуглеродистой стали и производится при температуре близкой к точке плавления (1350—1450°) при проковке свариваемых концов, наложенных один на другой. При этом из шва вытесняется шлак, образующийся от флюсов (смеси кварцевого песка с поваренной солью и бурой) и окислов и происходит сама сварка — взаимная диффузия частиц металла в свариваемых концах.
Этот способ сварки является трудоемким и малопроизводительным, поэтому он все более вытесняется другими способами. Ниже будут рассмотрены газовая, термитная и электрическая (дуговая, контактная и шлаковая) сварка.
Резка металлов может осуществляться различными способами: механическим (с помощью ножниц, пил), анодно-механическим — с использованием электроэнергии и огневым—с использованием теплоты электрической дуги или пламени газового резака и теплоты сгорания частиц металла в струе кислорода. В настоящем разделе будут рассмотрены огневые способы резки металлов.
Пайка металлов известна с очень давних времен. Для выполнения пайки не требуется высокой температуры; химический состав соединяемых металлических частей остается неизменным, а структура изменяется незначительно. За последние годы пайка получила широкое распространение и в некоторых случаях успешно заменяет сварку.
Читайте также: