Поиск в базе сайта:
Томский политехнический университет и. А. Хворова материаловедение. Технология конструкционных материалов часть 1 icon

Томский политехнический университет и. А. Хворова материаловедение. Технология конструкционных материалов часть 1




НазваниеТомский политехнический университет и. А. Хворова материаловедение. Технология конструкционных материалов часть 1
страница4/5
Дата конвертации27.02.2013
Вес0.92 Mb.
КатегорияЛекция
1   2   3   4   5
Раздел IV Сварочное производство


Сварка – процесс получения неразъёмного соединения в результате возникновения межатомных связей между соединяемыми деталями.

Создание этих связей между атомами на поверхности соединяемых деталей требует затрат энергии, которую можно внести в зону сварки двумя путями: нагревом или пластической деформацией. Поэтому различают две группы методов сварки: сварку плавлением и сварку давлением.

При сварке плавлением атомные связи между соединяемыми деталями возникают в результате оплавления их кромок, примыкающих друг к другу, с получением общей ванны жидкого металла. При охлаждении эта ванна затвердевает и соединяет детали в единое целое.

При сварке давлением детали в зоне соединения подвергают совместной пластической деформации сжатием. При этом поверхности очищаются от загрязняющих плёнок, микрорельеф сглаживается, и возникают межатомные связи. Детали можно нагревать перед сваркой, но пластичные металлы (алюминий, медь) свариваются и без нагрева.

Возможны и комбинированные процессы, когда металл заготовок расплавляют и обжимают зону сварки.

Различают более 70 разных видов сварки: нагревать можно электрической дугой, газокислородным пламенем, лазером, прямым пропусканием тока и др. Можно по-разному защищать зону сварки от кислорода воздуха, деформировать разными способами и т. д.

Сварка применяется во всех областях техники. Сваривают не только металлы, но и стекло, пластмассу, керамику, разнородные материалы. Сварку выполняют в космосе и под водой. Основные области применения сварки: строительство, трубопроводный транспорт, машиностроение (особенно судостроение и авиастроение).


^ Электродуговая сварка


Это наиболее широко применяемый сегодня способ.

В 1893 г. на Всемирной выставке в США русский учёный Славянов продемонстрировал получение сваркой с помощью электрической дуги 12-тигранной призмы. Все грани её были пластинками из разных металлов и сплавов, от никеля до чугуна. Тогда это казалось чудом. Сегодня же работа сварщика в маске, с электродом в руке – это самая привычная картина на любой стройке, при ремонте различных коммуникаций.


Сварочная дуга

Сварочная дуга – это мощный стабильный электрический разряд между электродами, находящимися в среде ионизированных газов и паров.

Обычно используют дугу прямого действия, которая горит между электродом и изделием (рис. 47). Нагрев идёт за счёт бомбардировки поверхности металла электрически заряженными частицами. Косвенная дуга горит между двумя электродами, и нагрев металла осуществляется за счёт излучения дуги.

Ч
аще применяют плавящиеся металлические электроды, которые формируют сварной шов; неплавящимися (угольными, вольфрамовыми) пользуются сравнительно редко, так как это усложняет технологию сварки – требуется присадочный материал.


Рис. 47. Схема сварочной дуги постоянного тока:

1 – электрод; 2 – свариваемое изделие; 3 – ванна жидкого металла; 4 – столб дуги


На рис. 47 показана схема сварки на прямой полярности: электрод подключён к отрицательному полюсу источника тока.

Дуга зажигается коротким замыканием электрода на изделие (постукивание, «чиркание»). Микровыступы на поверхности электрода и изделия нагреваются до температуры кипения, и при отводе электрода начинается термоэлектронная эмиссия, а также автоэлектронная эмиссия (отрыв электронов от атомов под действием электрического поля высокой напряжённости). В промежутке между электродом и изделием появляются свободные электроны, они ионизируют пары металла. Поток заряженных частиц растёт лавинообразно. Электроны и отрицательно заряженные ионы движутся к аноду, а положительные ионы – к катоду. Поверхности изделия и электрода разогреваются, и через 10-6 с устанавливается дуга. Температура у оси столба дуги составляет 6000-8000 K. Т. е., дуга – это низкотемпературная плазма.

Зависимость напряжения дуги от силы тока при постоянной длине дуги l называется статической вольт-амперной характеристикой дуги. Это нелинейная зависимость; на кривой выделяются три участка: падающий I, жёсткий II и восходящий III (рис. 48).

Напряжение дуги пропорционально её длине, т. е. для сохранения постоянного напряжения необходимо поддерживать постоянную длину дуги.

Ручная дуговая сварка (РДС) осуществляется при падающей характеристике с переходом к жёсткой, автоматическая дуговая сварка под флюсом (АДСФ) – при жёсткой с переходом к восходящей, сварка в углекислом газе – при возрастающей.

Р
ис. 48. Статическая вольт-амперная Рис. 49. Внешние характеристики

характеристика дуги источников сварочного тока


При питании дуги переменным током с частотой 50 Гц анод и катод 100 раз в секунду меняются местами. При нулевых значениях напряжения и тока дуга гаснет. Поэтому напряжение зажигания дуги на переменном токе составляет 50-70 В, тогда как на постоянном достаточно 40-60 В.


Ручная дуговая сварка

1) Оборудование для РДС: источник питания дуги, гибкие провода (кабели), электрододержатель, электрод.

а) Источником питания дуги переменным током является сварочный трансформатор, постоянным – сварочные выпрямители и генераторы. Современные инверторные источники тока для сварки –– позволяют получать на выходе как постоянный, так и переменный ток и широкий спектр вольт-амперных характеристик. В полевых условиях применяют сварочные агрегаты: генераторы с приводом от двигателя внутреннего сгорания.

^ Внешняя вольт-амперная характеристика источника питания – это зависимость между напряжением на выходе источника и током в цепи при установившемся режиме. Источники тока для сварки могут иметь различные типы характеристик (рис. 49): 1 – крутопадающая, 2 – пологопадающая, 3 – жёсткая, 4 – возрастающая. Идеализированная внешняя характеристика 5 наилучшим образом удовлетворяет требованиям к источнику сварочного тока. Именно такая характеристика у инверторных источников питания.

Для ручной дуговой сварки используют источники только с крутопадающими характеристиками. Почему это так важно? Длина дуги при ручной сварке всегда колеблется, но нужно обеспечивать постоянную силу тока I, чтобы размеры сварочной ванны и сечение шва были постоянными.

Ток и напряжение на выходе источника равны току и напряжению дуги, значит, режим горения дуги определяется точкой пересечения характеристик источника и дуги (рис. 50). Таких точек две: точка A и точка B. Но устойчивое горение дуги возможно только на режиме точки B.

Если ток дуги случайно снизится, то источник будет выдавать большее напряжение, чем потребляет дуга. Поэтому ток в цепи увеличится до значения IB, процесс вернётся к параметрам точки B.

Если ток дуги случайно возрастёт, то напряжение дуги превысит выдаваемое источником. Поэтому ток в цепи уменьшится до значения IB, и процесс также вернётся к параметрам точки B.

В точке ^ B наблюдается самоустанавливающееся равновесие, а в точке A отклонения по току приведут либо к обрыву дуги, либо к переходу в точку B.

Отсюда следует, что при крутопадающей характеристике источника ток практически не зависит от длины дуги.

Д
Рис. 50. Условие стабильного

горения дуги
ля регулирования тока при РДС меняют внешнюю характеристику источника питания. Для этого в конструкции источника питания предусмотрены устройства ступенчатого и плавного регулирования, например, дроссель (катушка индуктивности).

б) Провода (кабели) имеют большее сечение на низкой стороне трансформатора, меньшее – на высокой. Длина кабелей не должна превышать 30-50 м, так как при значительной длине увеличивается потеря напряжения в проводах.

в) Электрододержатель – это рукоятка из изолирующего материала с тремя металлическими стержнями (вилкой) на одном конце, между которыми зажимается зачищенный конец электрода. Кабель проходит внутри рукоятки и подсоединяется к стержням (рис. 51). Существуют и другие конструкции.

г
Рис. 51. Электрододержатель
) Сварочный электрод представляет собой стержень из проволоки, покрытый слоем смеси порошков со связующим веществом. Покрытие наносится опрессовкой или окунанием, затем сушится.

Различают тонкие (стабилизирующие) покрытия и толстые (защитно-легирующие). В состав покрытия входят вещества:

– ионизирующие дуговой промежуток (стабилизаторы дуги);

– шлакообразующие (для защиты ванны жидкого металла и шва);

– газообразующие (газовая защита зоны сварки);

– раскисляющие (для удаления кислорода из расплава);

– легирующие (для повышения прочности металла шва);

– связующее (обычно жидкое стекло).

Раскисляющие и легирующие компоненты присутствуют только в толстых покрытиях, ионизирующие и образующие шлак – во всех.

В зависимости от входящих в покрытие шлакообразующих веществ они делятся на виды: кислые, основные, рутиловые и целлюлозные. Наиболее распространены электроды с рутиловым покрытием, обеспечивающим высокие механические характеристики шва и хорошие технологические свойства.

Длина электродов 250-450 мм. Стандартные диаметры от 2 до 6 мм, но выпускают и больших или меньших диаметров для некоторых видов работ.

Материал электрода формирует шов, поэтому химический состав электродной проволоки должен соответствовать составу свариваемого изделия. Марки электродной проволоки обозначают: Св-08 или Св-30ХГСА, где буквы «Св» говорят о назначении проволоки – сварочная, 08 или 30 – содержание углерода в сотых долях процента, буквы Х, Г, С обозначают легирующие элементы (хром, марганец, кремний), буква А в конце марки означает, что сталь высококачественная.

Электроды для сварки углеродистых и легированных конструкционных сталей классифицируют по механическим характеристикам металла шва, которые они обеспечивают. Тип электрода обозначается как Э38 … Э150, где цифры – гарантируемый предел прочности шва в кг/мм2.

^ Марка электрода – это условное наименование, данное разработчиком, оно не содержит информации о характеристиках металла шва. Примеры марок: ЦМ-7, ОММ-5, АНО-8, УОНИ 13/45, МР-3, ОЗС-4, ВСЦ-4.

Н
Рис. 52. Схема процесса сварки

покрытым электродом
ужно отметить, что при ручной дуговой сварке расход электродов на угар, разбрызгивание, огарки (остаток электрода в держателе) довольно велик и может составлять до 25 % массы электродов.

2) ^ Схема процесса сварки покрытым электродом изображена на рис. 52. Здесь 1 – свариваемый металл, 2 – стержень электрода, 3 – покрытие электрода, 4 – дуга, 5 – капли расплавленного металла электрода, 6 – сварочная ванна; 7 – капли плавящегося покрытия, 8 – слой жидкого шлака, образовавшегося из веществ покрытия, 9 – газовая защитная атмосфера (тоже из покрытия), 10 – сварной шов, 11 – шлаковая корка, которая впоследствии счищается.

3) ^ Режим сварки – это параметры процесса: диаметр электрода, сила сварочного тока, напряжение дуги и длина дуги.

Диаметр электрода d выбирается в зависимости от толщины заготовок: где s – толщина свариваемого металла в мм.

Сила тока I указывается в паспорте на марку электрода или определяется по формуле I = kd, где коэффициент k зависит от марки стали электродной проволоки. Для углеродистых сталей k = 35÷60 А/мм.

Напряжение дуги для большинства марок электродов и покрытий составляет 20-28 В.

^ Длина дуги поддерживается сварщиком в пределах 4-6 мм. Можно считать, что длина дуги составляет примерно lд = (0,5÷1,1) dэ.

4) Виды сварных соединений показаны на рис. 53.

Рис. 53. С
варные соединения: а) стыковые (1 – без разделки кромок, 2 – V-образная разделка, 3 – U-образная разделка, 4 – X-образная разделка, 5 – U-образная двусторонняя разделка); б) угловые; в) тавровое; г) нахлёсточное


Без разделки кромок можно сваривать заготовки толщиной до 6 мм.

Сварка может выполняться в различных пространственных положениях: нижнем (рис. 54, а), горизонтальном (рис. 54, б), вертикальном (рис. 54, в), потолочном (рис. 54, г).

Р
ис. 54. Расположение шва в пространстве


При ручной дуговой сварке за один проход возможна глубина проплавления не более 8 мм. Более толстые материалы сваривают за несколько проходов, шов получается многослойным.


Процесс ручной электродуговой сварки, устройство источника питания и правила техники безопасности при проведении сварочных работ подробно описаны в методических указаниях к лабораторной работе «Оборудование и технология ручной дуговой и контактной сварки». Изучить самостоятельно!

Автоматическая дуговая сварка под флюсом (АДСФ)

Сварка ведётся под слоем флюса, непокрытой проволокой. Место стыка перед сваркой засыпают флюсом (слой толщиной 30-50 мм), и дуга горит под этим слоем. Процесс называют ещё сваркой закрытой дугой.

Схема процесса АДСФ показана на рис. 55. Механизм подачи 2 обеспечивает подачу сварочной проволоки 3 в дугу 10. Проволока подключена к источнику тока через скользящий токопровод 1. Дуга закрыта слоем флюса 5. При плавлении основного металла 8 и проволоки возникает ванна жидкого металла 9, а плавящийся флюс создаёт ванну жидкого шлака 4. Сварной шов 7 формируется при кристаллизации расплавленного металла, сверху он покрыт шлаковой коркой 6, образованной застывшим шлаком.

Оборудование: автомат для дуговой сварки. Это устройство, механизирующее возбуждение и поддержание дуги, перемещение её вдоль линии шва и подачу сварочных материалов в зону плавления. Существуют различные конструкции сварочных автоматов, но в любом из них присутствуют:

1) устройство для закрепления бухты проволоки,

2) механизм подачи проволоки,

3) мундштук (скользящий контакт) для подвода сварочного тока,

4) механизм перемещения дуги вдоль линии шва.

П
Рис. 55. Схема процесса автоматической дуговой сварки под флюсом
рименяют также шланговые полуавтоматы. Они механизируют только подачу проволоки в дугу. Полуавтоматы позволяют сочетать гибкость ручной дуговой сварки с глубиной провара и высокой производительностью АДСФ.

Материалы: сварочная проволока и флюсы, плавленые или керамические (спечённые). Флюсы выполняют те же функции, что и покрытие электрода при РДС:

  1. изолируют сварочную ванну от воздуха,

  2. обеспечивают устойчивое горение дуги,

  3. придают нужный состав и свойства наплавленному металлу.

Преимущества: это самый производительный способ сварки. За счёт большой силы тока (до 2 кА) и непрерывности процесса производительность АДСФ в 5-20 раз выше, чем при ручной сварке.

Высокое качество шва обеспечивается надёжной защитой от окружающей атмосферы, раскислением и легированием металла шва за счёт флюса, медленным охлаждением шва, постоянством размеров сварочной ванны.

Себестоимость 1 м шва ниже, так как металл не разбрызгивается, нет огарков электродов. Большая сила тока позволяет сваривать металл толщиной до 20 мм за один проход без разделки кромок.

Применение: в серийном и массовом производстве – при изготовлении котлов, резервуаров, корпусов судов, мостовых балок, сварных труб с прямым и спиральным швом, колёс.


Автоматическая дуговая сварка самозащитной порошковой проволокой

Самозащитная порошковая проволока – лента толщиной 0,1 мм, свёрнутая в трубку и заполненная смесью порошков, по составу таких же, как покрытие электрода, но без связки. Такой проволокой можно вести автоматическую и полуавтоматическую сварку.

Преимущества: сварочная ванна и шов видны, в отличие от АДСФ. Проволока расходуется меньше, чем электроды, а глубина проплавления при этом больше.


Лекция 8


Автоматическая дуговая сварка в защитном газе

Для защиты шва применяют струю газа, подаваемого в зону сварки через горелку под давлением. Для этого годятся газы, которые тяжелее воздуха и не окисляют расплавленный металл – аргон, углекислый газ.

Схема сварки в углекислом газе приведена на рис. 56. Здесь 1 – кассета с проволокой, 2 – механизм подачи, 3 – проволока, 4 – токоподводящий мундштук, 5 – корпус горелки, 6 – сопло, 7 – атмосфера защитного газа, 8 – дуга, 9 – ванна жидкого металла, 10 – свариваемый металл, 11 – шов.

Углекислый газ в 1,5 раза тяжелее воздуха. Он хорошо защищает место сварки, шов при этом виден. Сварка ведётся на обратной полярности: электрод подключён к положительному полюсу источника, изделие – к отрицательному.

Сварка в атмосфере аргона (в 1,4 раза тяжелее воздуха) выполняется по такой же схеме, но вместо сварочной проволоки используется неплавящийся вольфрамовый электрод, а проволока в зону сварки подаётся отдельно. Полярность прямая.

Преимущества: хорошая защита шва. Сварка возможна во всех пространственных положениях. Производительность выше, чем при ручной сварке. Шов виден, можно визуально контролировать процесс. Сварка в аргоне совсем не даёт шлака, при сварке в углекислом газе его немного. Сварка в атмосфере CO2 имеет низкую стоимость.

П
Рис. 56. Схема сварки

в углекислом газе
рименение:
в углекислом газе сваривают конструкции из углеродистой и низколегированной стали (газо- и нефтепроводы, корпуса судов). В аргоне ведётся сварка легированных сталей, алюминиевых, медных, магниевых сплавов, тугоплавких металлов.


^ Газовая сварка


На рис. 57 показана схема газовой сварки. Основной 1 и присадочный 2 материал расплавляют высокотемпературным газовым пламенем 4. Горючий газ (ацетилен C2H2, пропан C3H8 и т. п.) сгорает в кислороде при выходе из сварочной горелки 3. К месту сварки газы подают из баллонов по резиновым шлангам через редукторы (устройства, понижающие давление). Для формирования шва используют присадочные прутки из сплава нужного состава.

Строение кислородно-ацетиленового пламени (рис. 58): 1 – ядро, 2 – сварочная зона, 3 – факел. Самая высокая температура в сварочной зоне: до 3200 °C. Именно эта часть пламени плавит металл. Ярко светящееся ядро имеет температуру 300 °C, а факел – около 1000 °C, он предварительно подогревает заготовки.

Другие горючие газы дают пламя с меньшей температурой. Обычно соотношение между кислородом и ацетиленом составляет

O2 : С2H2 = 1,1.

Э
Рис. 57. Схема газовой сварки
то нормальное пламя. Если кислорода больше, то пламя становится окислительным; так сваривают только латуни. Когда ацетилена больше, пламя науглероживающее. Оно используется при сварке высокоуглеродистых сталей, чугунов, твёрдых сплавов.

П
Рис. 58. Строение сварочного пламени
реимущества:
не нужно электричество. Сварка может производиться в полевых условиях, вдали от линий электропередач. При газовой сварке нагрев плавный, что позволяет сваривать металл малой толщины (0,2-0,3 мм), легкоплавкие металлы и сплавы. Постепенный, мягкий нагрев нужен при сварке чугунов и латуни.

Газовая сварка широко используется при проведении ремонтных работ, для устранения дефектов отливок.

Ацетилено-кислородное пламя применяют также для подогрева металла в процессе газокислородной резки.


Существуют и другие способы сварки плавлением: плазменная, лазерная, электронно-лучевая.

Электроконтактная сварка


Рассмотренные выше способы сварки осуществляются за счет плавления. Но только оплавления свариваемых кромок иногда бывает недостаточно для получения качественного соединения. Тогда применяют комбинированные способы, расплавляя или нагревая до пластического состояния соединяемые участки изделий с последующим их совместным обжатием.

^ Электроконтактная сварка осуществляется за счёт нагрева места соединения при протекании через него электрического тока и осадки (сдавливания) разогретых заготовок. Между кромками, разогретыми до пластического состояния или до оплавления, в процессе деформации и охлаждения возникают межатомные связи. Образуется прочное соединение.

Количество теплоты, выделяемой при протекании тока по проводнику, определяется законом Джоуля-Ленца:

Q = kI2Rt,

где I – сила тока в цепи, R – сопротивление проводника, t – время протекания тока. Наибольшим сопротивлением обладает место контакта свариваемых деталей, поэтому там и выделяется наибольшее количество теплоты, позволяющее расплавить стальные заготовки.

По типу соединения различают три вида электроконтактной сварки.


Стыковая сварка

Применяется для заготовок типа стержней. Соединение возникает по всей поверхности соприкосновения торцов заготовок. Схема сварки показана на рис. 59: 1 – зажимы, 2 – заготовки, 3 – неподвижная плита. 4 – подвижная плита, 5 – направляющая, 6 – сварочный трансформатор, 7 – гибкие шины.

Есть два варианта стыковой сварки:

1) ^ Сварка сопротивлением. Заготовки сдавливаются, затем включается ток, заготовки разогреваются в месте стыка до пластического состояния, и производится осадка. В месте стыка возникает утолщение.

Применение: детали малого сечения (до диаметра 20 мм).

Недостаток: соединяемые поверхности нужно тщательно зачищать (шлифовать) для лучшего контакта.

2
Рис. 59. Схема стыковой электроконтактной сварки
) ^ Сварка оплавлением (см. рис. 60). Вначале включают ток, затем начинают сближать заготовки. Первыми соприкасаются выступы соединяемых поверхностей и оплавляются за счёт большой плотности тока (рис. 60, а). Заготовки продолжают сближаться, оплавляются уже по всей поверхности (рис. 60, б), затем включается механизм осадки. Расплавленный металл вместе с оксидами и другими загрязнениями выдавливается из стыка, образуя неровный валик – грат, который потом удаляется на токарном станке (рис. 60, в).

Р
ис. 60. Стыковая сварка оплавлением


Преимущества: Не нужна подготовка поверхностей, можно сваривать детали сложной формы и с разной формой сечения ( и ), разнородные металлы.

Применение: сварка колец, колёс, концевого инструмента (свёрла, фрезы, метчики), штоков, рельсов, арматуры, труб.


Точечная сварка

Листовые заготовки соединяются в отдельных точках. Листы собирают внахлёстку, зажимают между медными электродами и включают ток. Заготовки в месте контакта нагреваются до расплавления. Ток выключают, а давление увеличивают. Кристаллизация сварной точки идёт под давлением.

С
хема сварки показана на рис. 61, а: 1 – электроды, 2 – заготовки, 3 – сварная точка, 4 – трансформатор. Циклограмма процесса приведена на рис. 61, б: участок 1 – сжатие заготовок, участок 2 – протекание тока и расплавление металла, 3 – выключение тока, 4 – приложение ковочного усилия, 5 – снятие усилия.


Рис. 61. Схема точечной электроконтактной сварки (а) и циклограмма процесса (б)


Применение: для изготовления штампосварных конструкций из металла толщиной 0,5-6 мм. Можно сваривать конструкционные стали, алюминий, медь и их сплавы. Примеры точечных соединений:




Шовная (роликовая) сварка

Собранные внахлёстку листы зажимают между медными роликами-электродами и включают ток. Ролики вращаются, поэтому сварные точки перекрываются, образуя герметичный шов.

На схеме (рис. 62) 1 – электроды (медные ролики), 2 – заготовки, 3 – сварная точка, 4 – трансформатор.


Применение: для изготовления различных сосудов и труб, для воды и других жидкостей и газов. Толщина листов – 0,3-3 мм. Высокопроизводительный способ: скорость сварки составляет до 10 м/мин.

Рис. 62. Схема шовной электроконтактной сварки

Процессы электроконтактной сварки подробно описаны в методических указаниях к лабораторной работе «Оборудование и технология ручной дуговой и контактной сварки». Изучить самостоятельно!


^ Cварка трением


В этом способе тоже применяется и нагрев, и давление. Заготовки разогреваются при трении друг о друга, а затем производится осевое сжатие, и заготовки соединяются. На схеме сварки (рис. 63) показаны: 1 – неподвижная заготовка, 2 – вращающаяся заготовка, 3 – зажимное устройство, 4 – грат.

Преимущества: высокое качество соединения. Можно сваривать разнородные металлы. Расход электроэнергии меньше, чем при стыковой контактной сварке (в 5-10 раз).

Применение: для получения заготовок свёрл, метчиков и другого режущего инструмента, для сварки валов, пуансонов, поршней со штоками, осей, труб.

^ Холодная сварка


Это – механическая сварка в чистом виде, выполняется без нагрева даже при пониженных температурах.

Свариваемые поверхности сближаются до образования межатомных связей за счёт значительной пластической деформации. Жировые и оксидные плёнки удаляют заранее.

Схема холодной сварки представлена на рис. 64, а. При сжатии заготовок 3 усилием P выступы 2 пуансонов вдавливаются в металл, пока пуансоны 1 не упрутся в поверхность заготовок. Выступы внедряются в металл на 70-80 % его толщины. В зоне сварки происходит значительная пластическая деформация металла, плёнки оксидов и загрязнения выжимаются на периферию, а между чистыми поверхностями заготовок возникают межатомные связи. Образуется сварное соединение (рис. 64, б). Форма сварной точки соответствует форме выступа (рис. 64, в).

Холодной сваркой можно получать точечные, стыковые и шовные соединения.





Рис. 64. Холодная сварка: а) схема точечной сварки;

б) сварное соединение; в) формы сварных точек


Применение: для соединения заготовок из мягких, пластичных металлов – алюминия, меди, никеля, свинца, олова, цинка. Так сваривают корпуса приборов, провода, шины, алюминиевые оболочки кабелей.


^ Дефекты и контроль качества сварных соединений


Все возникающие при сварке дефекты можно разделить на внешние, видимые и внутренние – невидимые, поэтому особенно опасные.

К внешним дефектам, обнаруживаемым при осмотре, относятся нарушения геометрии шва: неравномерное сечение шва, несоответствие размеров шва заданным. Кроме того, внешними дефектами являются подрезы, наплывы, трещины (см. рис. 65). При стыковой контактной сварке возможно смещение осей заготовок; при точечной и шовной – выплески металла и вмятины.

Внутренние дефекты можно обнаружить только специальными методами неразрушающего контроля. Это непровары, шлаковые включения, поры (рис. 65). Возможно появление внутренних трещин, перегрев – рост зерна сверх допустимого.






Рис. 65. Дефекты сварных соединений


Методы контроля качества сварки

1) Внешний осмотр и измерения швов.

2) Металлографический анализ (позволяет определить провар и наличие внутренних дефектов, но это разрушающий метод контроля).

3) Химический анализ (позволяет установить, соответствует ли наплавленный металл сертификату электрода).

4) Механическими испытаниями определяется твердость и прочность сварного соединения.

5) Просвечивание рентгеновскими или гамма-лучами – неразрушающий метод, все внутренние дефекты видны на плёнке.

6) Ультразвуковой метод позволяет обнаружить дефект по отклонению луча на экране осциллографа; возможно получение изображения дефекта.

7) Магнитные методы фиксируют дефекты за счёт рассеяния магнитного потока.

8) Сварные швы сосудов испытывают на плотность с помощью керосина или сжатого воздуха.


^ Особенности сварки жаропрочных сталей


Хорошо свариваются низкоуглеродистые (с содержанием углерода до 0,3 %) и низколегированные стали. Жаропрочные стали представляют при сварке некоторые технологические трудности. Необходимо применять подогрев заготовок до 200-300 °C и термообработку для снятия сварочных напряжений после сварки. Иначе напряжения из-за разницы температур шва и основного металла могут привести к короблению и трещинам.

Применяют только электроды с основными фтористокальциевыми покрытиями.


Пайка


Пайкой называют соединение металлов и сплавов в твёрдом состоянии с помощью припоя – сплава с температурой плавления ниже, чем у соединяемых металлов.

Припой должен смачивать и растворять металл соединяемых деталей или образовывать с ним химические соединения. Важнейшую роль в процессе пайки играют капиллярные явления: они обеспечивают проникновение жидкого припоя в зазор между соединяемыми деталями (рис. 66).

Для растворения и удаления оксидов с поверхности деталей, а также для улучшения смачиваемости металла припоем применяют флюсы. Это канифоль, соляная кислота, хлористый цинк, бура, борная кислота, нашатырный спирт.

Припои делятся на мягкие, с низкой температурой плавления – оловянно-свинцовые (марки ПОС) и твёрдые, с высокой температурой плавления – сплавы меди с цинком, никелем, серебром.

Преимущества пайки по сравнению со сваркой: пайка экономичнее, она не изменяет химический состав и механические свойства металла, паяные конструкции деформируются меньше, чем сварные.

Недостатки: прочность паяного соединения меньше прочности основного металла. Поверхности для пайки должны быть хорошо подготовлены: зачищены, обезжирены. Зазор между соединяемыми деталями должен быть минимальным: сотые доли мм.


Рис. 66. Схема капиллярной пайки:

а – перед пайкой; б – после пайки



Лекция 9




1   2   3   4   5

Похожие:




©fs.nashaucheba.ru НашаУчеба.РУ
При копировании материала укажите ссылку.
свазаться с администрацией