Надо Знать

добавить знаний



Сварка



План:


Введение

Сварка ограждения из труб

Зв?рювання ( рус. ссора , англ. welding ; нем. Schwei?en ) - технологический процесс образования неразъемного соединения между материалами при их нагревании и / или пластическом деформировании за счет установки межмолекулярных и межатомных связей.

Известно около 70 способов сварки. В основу их классификации положены два признака: агрегатное состояние материала в зоне сварки и вид энергии, которая используется для образования соединения.


1. История

Железный столб в Дели.
Сварка в космосе. Почтовая марка Украина, 2006 год. Номинал 85 копеек.

Процесс сварки появился еще в бронзовом веке, когда человек начал приобретать опыт при обработке металлов для изготовления орудий труда, боевой оружия, украшений и других изделий.

Первым известным способом сварки было кузнечное. Оно обеспечивало достаточно высокую, в то время, качество соединения, особенно при работе с пластическими металлами, такими, как медь. С изобретением бронзы, которая является тверже и хуже поддается ковке, возникло литейное сварки. При литейного сварки кромки соединяемых деталей заформовують специальной смесью и заливают разогретым жидким металлом. Этот присадочным металл сплавляется с изделием и, застывая образует шов. Такие соединения найдены на бронзовых сосудах Древней Греции и Рима. Сварка были использованы при построении Железного столба в Дели, Индия [1].

В 1802 году русский академик Василий Петров обратил внимание на то, что при пропускании электрического тока через два прутики с угля или металла между их концами возникает яркая дуга ( электрический разряд), которая имеет очень высокую температуру. Он исследовал и описал это явление, а также указал на возможность использования тепла электрической дуги для расплавления металлов и тем заложил основы дуговой сварки металлов.

Но существуют сведения [2] о том, что английский химик Август Гемфри Дэви в 1800 первым исследовал электрическую дугу и описал возможное применение в промышленности.

В то время результаты исследований Василию Петрова не были использованы, ни в России, ни за рубежом. Лишь через 80 лет русские инженеры - Николай Николаевич Бенардос и Николай Гаврилович Славьянов применили открытия Василию Петрова на практике и разработали различные промышленные способы сварки металлов электрической дугой.

Николай Николаевич Бенардос в 1882 изобрел способ дуговой сварки с применением угольного электрода. В последующие годы он разработал способы сварки дугой, горящей между двумя или несколькими электродами; сварки атмосфере защитного газа; контактного точечной электросварки с помощью клещей; создал ряд конструкций сварочных автоматов; Николай Николаевич Бенардос запатентовал в России и за рубежом большое количество различных изобретений в области сварочного оборудования и процессов сварки [3].

Автором метода дуговой сварки металлическим плавящимся электродом, распространенного в наше время, является Николай Гаврилович Славьянов, который разработал его в 1888. Через два года американский инженер Чарльз Гофин повторил открытие и запатентув метод дуговой сварки плавящимся металлическим электродом на территории США.

Николай Славьянов не только изобрел дуговую сварку металлическим электродом, описал его в своих статьях, книгах и запатентовал в разных странах мира, но и сам широко внедрял его в практику. С помощью обученного им коллектива рабочих-сварщиков Николай Гаврилович Славьянов исправлял дуговой сваркой брак литья и восстанавливал детали паровых машин и различного крупного оборудования. Николай Гаврилович Славьянов создал первый сварочный генератор с автоматическим регулятором длины сварочной дуги, разработал флюсы для повышения качества наплавленного металла при сварке. Созданные Николаем Николаевичем Бенардосом и Николаем Гавриловичем Славьяновим способы сварки является основой современных методов электрической сварки металлов.

В 1900 англичанин Артур Строхменхер начал промышленный выпуск покрытых металлических электродов с устойчивой при горении дугой. В 1919 англичанин Клод Джозеф Холсланг изобрел источник переменного тока, которое обеспечивало устойчивое горение дуги, но в промышленности это изобретение на десятилетия забыт.

Родоначальник контактной сварки - английский физик Уильям Томсон ( лорд Кельвин), впервые применил стыковая сварка в 1856. В 1877 в США Элих Томсон самостоятельно разработал стыковая сварка и внедрил его в промышленность. В том же 1877 в России Николай Николаевич Бенардос предложил способы контактной точечной и шовной (роликовой) сварки. На промышленную основу в России контактная сварка была представлена ​​в 1936 после освоения серийного выпуска контактных сварочных машин.

Ацетилен, изобретен в 1836 Эдмундом Дэви, начал использоваться как горючий агент при газовой сварке с 1900, одновременно с изобретением газовой горелки.

Бурное развитие сварочных технологий и оборудования начался во времена И мировой войны. Британцы начали использовать сварочные процессы при построении военных кораблей с цельносварными корпусами.

На протяжении 20-х годов. главные акценты в сварочных технологиях ставились на развитие автоматической сварки. Большой вклад в развитие различных видов сварки внес академик Патон Евгений Оскарович, и специалисты Института электросварки, которые впервые в мире решили сложные научные и технические задачи, связанные с автоматической сваркой брони, разработали совершенную технологию и необходимое оборудование. Было исследовано происходящие в мощной сварочной дуге, горящей под флюсом, разработаны новые сварочные флюсы и найдено местное сырье для их массового производства. Широко проводился поиск способов многодуговой и многоэлектродной автоматической сварки под флюсом, разработана технология полуавтоматической сварки под флюсом, созданы первые сварочные полуавтоматы.

Применение автоматической сварки в оборонной промышленности дало исключительно большой эффект и обеспечило возможность резкого увеличения выпуска боевых машин, боеприпасов и вооружения высокого качества. В условиях военного времени применения автоматической сварки под флюсом для производства техники стало решающим фактором резкого наращивания объемов производства в сжатые сроки. В годы войны в одной стране, кроме Советского Союза, автоматическая сварка под флюсом в танковой промышленности не применялось. Лишь в последние военные годы по примеру СССР начали осваивать этот способ при изготовлении бронекорпусов танков и самоходных артиллерийских установок в США.

Борису Патону было поручено разработать электрическую схему новых автоматических сварочных головок, реализующих открыто в 1942 Владимиром Дятловым явление саморегулирования дуги. С этой задачей молодой инженер справился блестяще. Исключительно простая конструкция, надежность и удобство в работе не только позволили выпускать новые головки в условиях простых механических мастерских, но и решали проблему кадров при их эксплуатации. Как отмечал в своих воспоминаниях Евгений Оскарович Патон, "пробный пуск первой новой головки состоялся в ноябре 1942, а к концу войны она уже сварила сотни километров швов на бортах боевых машин! Начиная с января следующего года мы устанавливали на всех новых станках только упрощенные одномоторные головки А-80, изготовленные в мастерских института. Они победоносно отправились по всем заводах военной промышленности и сыграли огромную роль в выпуске продукции для фронта. Это был поворотный момент в распространении скоростной сварки на оборонных предприятиях страны " [4]. В 1943 Борис Патон получил свой ​​первый орден "Знак Почета".

Сварка повсеместно вытеснило способ неразъемного соединения деталей с помощью заклепок.

На сегодня сварки является наиболее распространенным способом соединения деталей при изготовлении металлоконструкций. Широко применяется сварка в комплексе с литьем, штамповкой и специальным прокатом отдельных элементов заготовок изделий, почти полностью оттеснив сложные и дорогие цельнолитые и суцильноштамповани заготовки.


2. Основные способы сварки

Частичное сварное соединение, с четко выделенными температурными зонами - цвета побиглости

Для обеспечения свариваемости двух частей материала необходимо сблизить их настолько, чтобы создать возможность для образования межатомных связей. Это возможно в том случае, когда атомы двух частей материала сближаются на расстояние менее чем 4 ? 10 -10 м. Такие условия можно создать тремя способами:

Сжатием без нагрева, можно сваривать в отдельных случаях лишь пластичные металлы: алюминий, медь, свинец и др.. Это так называемое "Холодное" сварки. Второй способ применяется для металлов и сплавов, которые способны переходить в пластическое состояние при нагревании до температур, ниже температуры плавления ( сталь, алюминий и др.)., что позволяет осуществлять сварку в пластическом состоянии путем сжатия двух предварительно нагретых частей металла. При сжатии оксидная пленка на поверхностях соприкосновения разрушается и становится возможным взаимопроникновение ( диффузия) кристаллических зерен одной части в зерна другой, что обеспечивает их сварки. С повышением температуры нагрева величина усилия, необходимого для сжатия, уменьшается.

Третий способ - сварка плавлением, при котором сжатия деталей не требуется. Этим способом можно сваривать все металлы и сплавы, в том числе и такие, которые при нагревании не переходят в пластическое состояние, а сразу переходят в жидкое состояние ( чугун, бронза, литье сплавы алюминия и магния и др.)..


При классификации [5] процессов сварки выделяют три основных физических признаки:

  • форма энергии, которая вводится в зону сварки;
  • наличие давления;
  • вид инструмента - носителя энергии.

Другие признаки условно относят к техническим и технологическим.

По виду энергии, вводимой в изделие основные сварочные процессы разделяют на:

  1. термические (Т)
  2. термомеханические (Т М)
  3. Термопрессы (ТП)
  4. механические (М)
  5. прессово-механические (ПМ).

Форма энергии, применяется в источнике энергии для сварки (электрическая, химическая и др.)., как классификационный признак не используется, так как она характеризует главным образом не процесс, а оборудование для сварки.

Все известные в настоящее время процессы сварки происходят за счет введения двух видов энергии - термической и механической, или их сочетание.

По агрегатному состоянию материала в зоне сварки все способы делятся на сварку плавлением или давлением. При сварке плавлением характерно отсутствие внешних сжимающих усилий. При сварке давлением обязательно сжатия.

Классификация сварки металлов регламентирована по физическим, техническим и технологическим признакам. По физическим признакам все способы сварки объединены в три класса:
к другому - сварочный электрод.

Главная роль дугового разряда - преобразование электрической энергии в теплоту. При температуре около 5500 ? С газ в разряде является смесью ионизированных частиц. Характер дугового разряда зависит от присадочного металла, основного металла, защитной среды, параметров электрической цепи и других факторов.


2.1. Ручная дуговая сварка

Ручная дуговая сварка является самым распространенным видом электросварки, применяется для сварки мягкой и легированной сталей, чугуна, нержавеющих сталей, в некоторых случаях цветных металлов. Электрод имеет вид стержня диаметром 1,5 - 10 мм, закрепленный в ручном электрододержатели.

При соприкосновения электрода к металлической сварной детали, замыкается электрическая цепь, и конец электрода нагревается. Если затем электрод отвести на 3 - 5 мм от детали, то устанавливается дуговой разряд, за счет которого далее и поддерживается ток. Интенсивное локальное нагревание вызывает расплавления основного металла (металла детали) вблизи дуги разряда. Конец электрода тоже плавится, и металл электрода вливается в расплавленную "сварочную ванну" основного металла.

Сварщик, следя за тем, чтобы дуговой промежуток не изменялся, ведет электродом вдоль состыкованных краев свариваемых деталей. При прохождении электрода образуется расплавленная сварочная ванна основногальна головка | сварочной головки]]. Саму дугу при этом не видно. Процесс сварки допускает почти полную автоматизацию и может обеспечивать высокую производительность при большой толщине свариваемых деталей.

Скорость сварки при такой технологии больше, но нужно время для подготовки деталей к сварке. Поэтому сварки под флюсом экономически оправдано только при большом объеме работ.


2.2. Сварки плавящимся электродом
Сварки плавящимся электродом
1. Направление сварки
2. Оболочка защитная
3. Проволока сварочная
4. Газ защитный
5. Вана жидкого металла
6. Шов сварной
7. Металл основной

Этот вид сварки охватывает ряд родственных технологий, подобных сварки под флюсом. Роль флюса в них играет газ, выходящий из сварочного сопла и охватывает конец электрода, дугу и сварочную ванну. Можно получать различные характеристики дуги, используя аргон, гелий, углекислый газ или смесь перечисленных газов и вводя при необходимости малые добавки кислорода. Главные преимущества таких технологий - возможность сварки химически активных металлов ( алюминия, магния, нержавеющей стали, меди, никеля), чистота, возможность визуального контроля, большая скорость и возможность сварки в неудобных положениях. Диапазон толщины - от 0,1 мм до очень крупных. Для сопла может быть предусмотрено водяное охлаждения.

Важные разновидности такой технологии - дуговая сварка методом опирания и варианты импульсно-дуговой сварки. Эти разновидности позволяют получать некоторые специфические характеристики сварки за счет изменения условий переноса металла через дугу. Они дают преимущества при сварке тонких листов в любом пространственном положении, а также деталей большого поперечного сечения в вертикальном и навесном положениях.


2.3. Сварка неплавящимся электродом

Этот метод отличается от предыдущих тем, что в нем используется короткий вольфрамовый неплавкий электрод. Под действием тепла от дугового разряда плавится основной металл вблизи дуги. Присадочным металл, если он необходим, подводит отдельно в виде стержня или проволоки намотанного на катушки. Зона сварки обдувается извне инертным газом ( аргоном или гелием) для защиты от атмосферного воздуха.

Такой метод допускает точный контроль как при ручном, так и при механизированной сварке некоторых металлов ( алюминия, магния, никеля, нержавеющей стали) и деталей сложных контуров. Параметры сварочной машины выбираются с учетом свариваемого металла и требований к изделию. Например, при сварке алюминия и магния сварочной машиной переменного тока круг сварочного тока должно дополняться высокочастотным кругом стабилизации дуги, или используют источник тока с большим напряжением разомкнутой цепи.


2.4. Газопламенное сварки

Кислородное сварки

Газопламенное сварка - сварка плавлением, при котором кромки соединяемых частей нагревают пламенем газов, сжигаемых на выходе горелки для газовой сварки. Газы обычно подводят к сварочной горелки по гибким шлангам от газовых баллонов высокого давления, оборудованных редукционным клапаном, что снижает давление. Сварщик держит в одной руке горелку, а в другой - присадочным прутик. Этот метод особенно подходит для сварки стальных трубопроводов малого диаметра, а также для присоединения арматуры к трубопроводам, для ремонтных работ, пайки-сварки.

Оборудование для газовой сварки можно использовать для разрезания стальных элементов толщиной 10 - 15 мм и более. Существует также специальное оборудование для подводной резки. При так называемом резке кислородным копьем нагретая сталь окисляется и выдувается из образованного узкого проема, тонкой струей кислорода, который подводится под высоким давлением.


2.5. Электрошлаковая сварка

Электрошлаковая сварка

Электрошлаковая сварка - сварка плавлением, при котором для нагрева металла используют тепло, выделяемое при прохождении электрического тока через расплавленный электропроводный шлак.


2.6. Плазменная сварка

Плазменная сварка - сварка плавлением, при котором нагрев кромок деталей, которые необходимо соединить, происходит за счет тепла потока плазмы, образованной дуговым разрядом и направленной на детали через сопло.

2.7. Электронно-лучевая сварка

Электронно-лучевая сварка - в данном способе сварки, для нагрева предназначенных для соединения частей используют энергию электронного луча. Тепло выделяется за счет бомбардировки зоны сварки направленным электронным потоком.

2.8. Лазерная сварка

Аппарат для лазерной сварки

Местное расплавление предназначенных для соединения частей при лазерном сварке осуществляется энергией световых лучей, полученного от оптического квантового генератора - лазера.


2.9. Термитной сварки

При термитной сварки используют тепло, которое образовалось в результате сжигания термит - порошка (смеси алюминия и окислов железа).

2.10. Термомеханический класс

2.10.1. Контактная сварка

Контактная сварка - технологический процесс образования соединения в результате нагрева металла пропущенным через него электрическим током и пластической деформации зоны соединения под действием направленного на сжатие усилия.

С помощью контактной сварки изготавливают до 90% конструкций, свариваемых давлением, и около 50% всех сварных конструкций. Это показывает преимущества контактной сварки перед другими способами: высокой производительностью (время сварки одной точки или стыка составляет 0,02 ... 1,0 с), малым расходом вспомогательных материалов ( воды, воздуха), высоким качеством и надежностью сварных соединений при небольшом числе параметров, за которыми нужно следить, что снижает требования к квалификации сварщика. Это экологически чистый процесс, легко поддается механизации и автоматизации.

Недостатки контактной сварки: относительная сложность оборудования, трудности неразрушающего контроля сварных соединений.


2.10.1.1. Точечная сварка

При данном методе кромки предназначенных для соединения металлических листов, накладывают один на другой с достаточно большим напуском, чтобы можно было сжать их двумя электродными стержнями (с регулируемым усилием) на время прохождения мощного импульса тока. Место контакта двух плотно сжатых поверхностей сильно нагревается током, и в этом месте они сплавляются, образуя точечный соединения. Если сварка выполнена правильно, то при тестировании сварного соединения оно разрушается не по сварочной границы.


2.10.1.2. Шовная сварка

Шовная сварка проходит так же, как и точечное. Разница между ними в том, что при шовной сварке детали зажимаются между электродами-роликами, которые в процессе сварки вращающихся перемещая свариваемые детали. Импульсы сварочного тока возникают один за другим через установленную паузу. Совокупность многих точек, взаимно перекрывают друг друга, образует сплошной сварной шов.

2.10.1.3. Стыковая сварка

С помощью стыковой сварки соединяют прутья, профильный прокат, трубы по всей площади их торцов. Детали зажимают в электродах-тисках, затем прижимают друг к другу соединительными поверхностями, и пропускают сварочный ток. Различают стыковая сварка сопротивлением и оплавлением.

При сварке сопротивлением детали прижимают с усилием (2 ... 5 кгс / мм 2). Сварочный ток нагревает детали до температуры 0,8 ... 0,9 температуры плавления. В стыке происходит пластическая деформация, соединение образуется без расплавления металла. Этим способом не всегда удается обеспечить равномерное нагревание деталей большого сечения по всей площади и достаточно полно выделить из стыка деталей окисные пленки. Поэтому стыковая сварка сопротивлением применяют только для соединения деталей малого сечения (до 200 ... 300 мм 2): проводов, труб, прутков из низкоуглеродистых сталей.

Стыковая сварка нереривним оплавлением трубы газопровода диаметром 1420 мм

При сварке оплавлением детали прижимают друг к другу очень малым усилием при включенном сварочном трансформаторе. Отдельные контакты поверхностей мгновенно оплавляются, возникают новые контакты, оплавляются тоже. Под действием электродинамических сил жидкие слои металла оплавленных контактов вместе с окислами и загрязнениями выбрасываются из стыка деталей. Поверхности постепенно оплавляются, после чего усилие сжатия резко увеличивают - происходит осадок. При этом в течение 0,1 с через стык еще пропускают ток. Жидкий металл вместе с остаточными окислами, вытесняется из зоны стыка в решетки - соединение образуется между твердыми, но пластическими поверхностями. При сварке оплавлением химически активные зоны металлов в местах соединения защищают инертными газами.


2.10.2. Диффузное сварки

При диффузионной сварке поверхности соединяются, сжимают и нагревают (но не до расплавления металла) в вакууме. Сварной шов образуется в результате диффузии одного материала в другой. Применение такой технологии экономически оправдано только тогда, когда нужно изготавливать детали из дорогих материалов ( титана, циркония и т. д.) с очень малыми допусками на размеры. Основные области применения диффузионной сварки - авиакосмическая, электронная, инструментальная промышленность, ядерные технологии.


2.10.3. Кузнечная сварка

Кузнечное (Горнов) сварки - древнейший вид сварки сжатием. Протяжении почти трех тысячелетий человечество широко пользовалось железом, не умея его расплавить, поэтому к железа нельзя было применять давно известно литейное сварки, и было изобретено кузнечная сварка, способ, предназначенный для железа. Расцвета и развития кузнечной сварки чрезвычайно способствовал и сам способ производства железа, существовавший на протяжении тысячелетий до второй половины XIX века.

Суть кузнечной сварки заключается в том, что при деформировании происходит сближение металлических поверхностей, и между атомами кристаллических решеток начинают действовать мощные силы притяжения. В случае, если материал имеет высокую пластичность, его можно свести (сваривать) нагреванием в кузнечном горне. При выполнении сварки к сварочному флюса можно добавить стружку низкоуглеродистой стали: в процессе горения они поглощают углерод, и сварка получается при этом заметно крепче.


2.11. Механический класс

2.11.1. Сварка взрывом

Тепло выделяется локально за счет трения между соединяемыми поверхностями. Движение вызывается контролируемым взрывом, что с огромной силой сжимает контактирующие поверхности. В зоне сварки происходят взаимопроникновения волнообразной формы и частичная сплавление. Метод применяется для плакирования таких металлов, как сталь, посторонним материалом, например алюминием.


2.11.2. Сварка трением

Разогрев поверхностей происходит за счет вращения детали вокруг другой, неподвижной, сохраняя контакт между поверхностями. При следующем резком прижатии поверхностей деталей локализовано нагрева приводит к их сплавления.

2.11.3. Ультразвуковая сварка

Сварка происходит под действием ультразвукового луча в месте соединения предварительно сжатых деталей. Точечным или непрерывным швом свариваются тонкие алюминиевые и медные фольги, а также пластиковые пленки. Сварочным инструментом служит ультразвуковой излучатель, который преобразует электрические колебания в механические. Используется для запечатывания упаковочной алюминиевой фольги и пластиковой пленки. Выполнение быстрое и экономичное.


2.11.4. Индукции сварки

Металл нагревается пропусканием через него током высокой частоты после чего резко сдавливается. Токи высокой частоты удобные для введения в металл индукционным бесконтактным способом, кроме того, они удобны для концентрации в зоне нагрева с использованием поверхностного эффекта и эффекта близости и большого индуктивного сопротивления шунтирующих путей. Поэтому практически всегда используют токи высокой частоты от ламповых или машинных генераторов. Наибольшее применение метод находит при сварке труб.


3. Физико-химические процессы при сварке

Сварное соединение в сечении

Образования сварного соединения в связи с введением концентрированной энергии в зону соединения сопровождается сложными физическими и химическими процессами.

К основным физическим процессов при сварке плавлением относят электрические, тепловые, механические процессы в источниках нагрева; плавления основного и электродного (присадочной) материала, их перемешивания, формирования и кристаллизация сварочной ванны; введение и распространение тепла в свариваемых соединении.

К главным химических процессов относят химические реакции в газовой и жидкой фазах, в пределах фаз при взаимодействии компонентов покрытий, флюсов, защитных газов с жидким металлом и образованием оксидов, шлаков, окислением поверхности и т.д..

Физические и химические процессы при сварке происходят одновременно и в одном месте, поэтому их объединяют под общим определением - физико-химические процессы.

Сварное соединение при сварке плавлением включает в свой состав сварной шов (участок сварного соединения, которая образовалась в результате кристаллизации сварочной ванны), зону сплавления, зону термического влияния и основной металл. Соединение выполнено сваркой давлением в твердом состоянии состоит из зоны сварки, зоны термомеханического воздействия, основного металла.

В формировании структуры и свойств сварного соединения при сварке плавлением выдающаяся роль принадлежит тепловым процессам, при сварке давлением - пластической деформации.


4. Типы сварных соединений и виды швов

Основные типы сварных соединений - (1) Стыковое без разделения кромок, (2) Угловое, (3) напускное, (4) Тавровое

Сварное соединение - участок конструкции, в которой отдельные ее части сочетании путем местного сплавления или совместного пластического деформирования материалов этих элементов, вследствие чего возникает прочное сцепление материалов, основанное на межатомного взаимодействия. В состав сварного соединения входит сварной шов, зона термического влияния и прилегающие к ней участки основного металла.

Сварной шов - участок сварного соединения, образованная в результате кристаллизации металла сварной ванны.

Зона термического влияния - участок прилегающего к сварного шва основного материала, не подвергшейся расплавлению, структура и свойства которой при сварке изменяются вследствие нагрева и пластической деформации.


4.1. Группы сварных швов

  1. По положению в пространстве - нижние, горизонтальные, вертикальные, потолочные. Простые для выполнения являются нижние швы, тяжелые - потолочные.
  2. По отношению к действующим усилий - фланговые, торцевые (лобовые), комбинированные и косые.
  3. По длине - непрерывные, прерывистые.
  4. По степени выпуклости - нормальные, выпуклые и вогнутые.
  5. По типу соединения - стыковые и угловые (валика).

4.2. Типы сварных соединений

4.2.1. Стыковые соединения

Стыковые соединения являются наиболее распространенными почти при всех способах сварки, так как дают маленькие собственные напряжения и деформации при сварке.

Стыковые соединения в основном применяют для конструкций из листового металла. Они требуют минимального расхода основного и наплавленного металла и времени на сварку, могут быть выполнены ривномицнимы к основному металлу.

4.2.2. Напускные соединения

Напускные соединения применяются преимущественно при дуговой сварке строительных конструкций из стали толщиной не более 10 - 12 мм. Они не требуют специальной обработки кромок, кроме обрезки. Рекомендуется сваривать листы с обеих сторон, в случае одностороннего сварки может произойти попадание влаги в щели между листами и дальнейшее ржавления в этом месте.


4.2.3. Тавровые соединения

Тавровые соединения широко используются при дуговой сварке; выполняются без скоса кромок и со скосами с одной или обеих сторон. Вертикальный лист должен иметь достаточно ровно обрезанную кромку. При одностороннем и двустороннем скосе кромки вертикального листа между вертикальным и горизонтальным листами остается зазор в 2 - 3 мм для лучшего провара.

4.2.4. Угловые соединения

Угловые соединения применяются при сварке различным образом предварительно обработанных кромок листов. Свариваемые части располагают под прямым или другим углом и сваривают по кромкам. Такие соединения применяются преимущественно при сварке резервуаров, работающих под незначительным внутренним давлением газа или жидкости.

4.2.5. Прорезные соединения

Прорезные соединения применяют в случае, когда длина нормального напускного шва не обеспечивает достаточной прочности. Прорезные соединения бывают закрытого или открытого типа. Проем обычно выполняют кислородной резкой.

4.2.6. Торцевые (боковые) соединения

В данном случае листы соединяются своими поверхностями и свариваются по смежным торцам.

4.2.7. Соединения с накладками

Этот тип соединения используется в случаях, когда по иным причинам не могут быть заменены стыковыми или напускной соединениями.

4.2.8. Соединение електрозаклепкамы

С помощью данного типа соединения получают прочные, но не плотные соединения. Верхний лист просверливается и отверстие заваривается так, чтобы был захвачен нижний лист.

5. Источники энергии

Часть сварочного автомата. На переднем плане: сварочная проволока в бухте, конец которого протянутый между падающими роликами

Классификация по физическим признакам показывает, что каждая группа процессов может быть реализована с помощью определенного источника энергии. Для выполнения качественного сварки источник энергии должно соответствовать определенным требованиям: технологическая и конструктивная целесообразность использования; экономичность преобразования энергии; ограничения вредных побочных эффектов и др..

Источник энергии для термомеханических и механических процессов сварки должно обеспечивать концентрацию тепловой и механической энергии в зоне сварки, а также давление достаточном для создания физического контакта, активации и химического взаимодействия атомов поверхностей, которые соединяются.

В сварочной технике источником энергии являются: доврачебной, плазма, электронный, ионный, световой луч, газовое пламя, ядерные и химические реакции. Используется теплота, выделяемая при трении, прохождении электротока через металл или жидкий шлак.

Источник энергии для термических процессов сварки плавлением должно обеспечивать концентрацию тепловой энергии и температуры в зоне сварки или пятно нагрева заданных размеров, достаточное для плавления материала и провара его на нужную глубину, но без интенсивного испарения.


6. Качество сварных соединений

При сварке металлов в процессе их нагрева и последующего охлаждения возникают значительные температурные напряжения, а после охлаждения изделия - остаточные напряжения.

Основными причинами, которые вызывают напряжения и деформации при сварке, является неравномерный нагрев, усадка наплавленного металла при переходе его из жидкого состояния в твердое, структурные изменения наплавленного и основного металла в зоне термического влияния, форма деталей, их размеры, зона нагрева при сварке.

К основным средствам борьбы с вышеперечисленными напряжениями относятся предварительный подогрев изделий перед сваркой, замедленное охлаждение, рекристализацийний отжиг стальных изделий при 550 ... 650 ? С, легкое проковки шва ударянням молотка для многослойных швов.

Для борьбы с деформацией металла при сварке рекомендуют зворотноступеневий порядок нанесения швов деформирования детали перед сваркой в ​​обратном направлении на величину, возникающий при сварке; уравновешивания деформаций, увеличение отвода тепла от сварочного изделия; жесткое закрепление элементов при сварке в специальных устройствах.

Дефекты сварных соединений бывают внешними и внутренними. К внешним при дуговой и газовом сварке относятся: неравномерность поперечного сечения (вдоль швов), незаполненные кратеры, подрезы основного металла, внешние трещины, открытые поры и др.. Внутренние - непроварювання краев или несплавления отдельных слоев при многослойной сварке, внутренние. поры и трещины, шлаковые включения и т. д.

Контактная точечная и шовная сварка может давать большие вмятины в основном металле, прожига и выплеск металла, а в середине сварных соединений - трещины, поры и другие дефекты.

Дефекты в сварных соединениях образуются по разным причинам. Так, неравномерность пересечения швов при дуговой и газовой сварке объясняется нарушением режима сварки, подрезки - большим током и большой мощностью сварочной горелки, образования пор в сварных швах - насыщенностью их водородом, азотом и другими газами, трещин - применением сталей с повышенным содержанием углерода или легирующих примесей, серы и фосфора, непроваров - малая величина тока или недостаточная мощность горелки, плохое зачистки кромок и т.п..

Основными видами контроля качества сварных соединений являются: испытания сварных швов на плотность (гидравлические, пневматические, временная проба), механические испытания металла шва и сварных соединений (предел прочности, текучести, пластичность, статический изгиб, ударная вязкость), металлографические исследования (макроскопический и микроструктурных анализы сварных швов), просвечивание швов рентгеновскими и гамма-лучами, ультразвуковой и магнитный методы контроля.


7. Преимущества сварки

Аппарат для дуговой сварки

Сварка обеспечивает ряд преимуществ, основные из которых приводится ниже:

  1. Экономия металла вследствие наиболее полного использования рабочих сечений элементов сварных конструкций, придания им целесообразной формы согласно действующих нагрузок и уменьшения веса соединенных элементов. В сварных конструкциях вес металла сварных швов составляет от 1 до 2%, в то время как в клепаных вес заклепок и косынок - не менее 4% от веса изделия. Сварка дает до 25% экономии металла по сравнению с клепкой, а по сравнению с литьем в отдельных случаях - до 50%.
  2. Использования сварки на строительстве домов позволяет уменьшить вес стальных конструкций на 15%, облегчает изготовление и увеличивает прочность всей конструкции. При сооружении доменных печей применения сварки вместо клепки позволяет экономить от 12 до 15% металла, в конструкциях стропильных ферм - 10-20%, в конструкциях подъемных кранов - 15-20%.
  3. Сокращение сроков работ и уменьшения стоимости изготовления конструкций за счет снижения расхода металла и уменьшение трудоемкости работ. Так, например, при постройке больших доменных печей на металлургических заводах изготовление кожуха печи из стальных писем с помощью сварки осуществляется менее чем за два месяца. Выполнение такого кожуха с помощью клепки требует не менее полугода.
  4. Возможность изготовления сварных изделий сложной формы из штампованных элементов вместо ковки или литье. Такие конструкции называются штампосварные и применяются в автомобилестроении, авиастроении, вагоностроении. С помощью сварки можно изготавливать детали из металла, прошедшего различную предварительную обработку, например сваривать прокатанные профили со штампованными литыми или коваными заготовками. Можно сваривать и разнородные металлы: нержавеющие стали с углеродными, медь со сталью и др..
  5. Возможность широкого использования сварки и резки при ремонте, где эти способы обработки металла позволяют быстро и с наименьшими затратами восстанавливать изношенное или неисправное оборудование, и разрушенные сооружения.
  6. Удешевление технологического оборудования, так как отпадает необходимость в использовании дорогих сверлильных, дыропробивные станков и клепальных машин.
  7. Герметичность получаемых сварных соединений.
  8. Уменьшения производственного шума и улучшение условий труда рабочих.

Сваркой можно получить сварные соединения с прочностью выше прочность основного металла. Поэтому сварку широко применяют при изготовлении достаточно ответственных конструкций, работающих при высоких давлениях и температурах, а также при динамических (ударных) нагрузках - паровых котлов высокого давления, мостов, самолетов, гидросооружений, арматуры железобетонных конструкций и др..


8. Безопасность при выполнении работ

Для создания безопасных условий различных видов сварочных процессов следует помнить, что все провода и токоведущие части установок должны иметь хорошую изоляцию, их корпуса, сварочные кожухи выключателей - надежно заземлены. Сварщик должен иметь щитки и шлемы с защитным стеклом, и брезентовые рукавицы, защитные очки, спецодежду и спецобувь. Рабочее место сварщика должно быть ограждено ширмами или находиться в специальных кабинах, обеспеченных приточно-вытяжной вентиляцией и местными вытяжными устройствами.

Особенно внимательными следует быть при эксплуатации ацетиленовых генераторов, кислородных баллонов, другой газосварочной аппаратуры. Недопустимо утечка газов из генераторов, трубопроводов, баллонов, бросание баллонов и др..


См.. также


код для вставки
Данный текст может содержать ошибки.

скачать

© Надо Знать
написать нам