свойства

Композиционные материалы (композиты) состоят из химически разнородных компонентов, нерастворимых друг в друге и связанных между собой в результате адгезии. Основой композитов является пластическая матрица, которая связывает наполнители, определяет форму изделия, его монолитность, теплофизические, электро- и радиотехнические свойства, герметичность, химическую стойкость, а также распределение напряжений между наполните­лями.

Наполнители чаще всего играют роль упрочнителей, воспринимают основную долю нагрузки и определяют модуль упругости и твердость композита, а иногда также фрикционные," магнитные, теплофизические и электрические свойства.

В качестве матрицы применяют металлы (алюминий, магний, их сплавы), полимеры (эпоксидные, фенолформальдегидные смолы, полиамиды), керамические, углеродные материалы.

Композиты получают пропиткой наполнителей матричным раствором, нанесением материала матрицы на волокна плазменным напылением, электрохимическим способом, введением тугоплавких наполнителей в расплавленный материал матрицы, прессованием, спеканием.

Для композитов характерны высокая прочность, жесткость и вязкость, а также коррозионная стойкость, жаропрочность и термическая стабильность.

№62 Композиционные материалы.

Композиционные материалы (композиты) состоят из хи­мически разнородных компонентов, нерастворимых друг в друге и связанных между собой в результате адгезии. Основой композитов является пластическая матрица, которая связывает наполнители, определяет форму изделия, его монолитность, теплофизические, электро- и радиотехнические свойства, герметичность, химическую стойкость, а также распределение напряжений между наполните­лями.

В качестве матрицы применяют металлы (алюминий, магний, их сплавы), полимеры (эпоксидные, фенолформальдегидные смолы, полиамиды), керамические, углеродные материалы.

Для композитов характерны высокая прочность, жесткость и вязкость, а также коррозионная стойкость, жаропрочность и тер­мическая стабильность.

Композиты с полимерными матрицами используют в автомобиле-, авиа-, судостроении (детали шасси, кузовов, трансмиссионные валы вертолетов, гребные винты, лопатки компрессоров), для деталей химической аппаратуры и криогенной техники (трубы, емкости для реактивов), для вычислительных машин.

№63 Сущность порошковой металлургии. Формование порошков.

При формовании осуществляется консолидация порошков с одновременным формообразова­нием заготовок (прессовок) и их уплотнением. Прессовки получают холодным прессованием в пресс-формах, горячим прессованием, продольной, поперечной или поперечно-винтовой прокаткой, методами, применяемыми при формовании полимерных материалов — экструзией и литьевым прессованием, а также гидростатически с уплотнением, когда порошок помещается в герметическую деформируемую оболочку (чаще из резины) и упло^тняется при всестороннем давлении жидкой среды на эту оболочку. В других случаях порошки насыпают в форму или на поверхность без применения повышенного давления.

Операция прессования складывается из дозирования шихты, ее засыпки в пресс-форму, собственно прессования на гидравлических или механических прессах и удаления прессовки из пресс-формы. Давление прессования составляет от 10 до 420 МПа.

Детали пресс-форм изготовляют из инструментальных сталей марок ХВГ, Х12М, 9ХС, У8, У10, Р9, Р18, Р6К5, а также из металло-керамических твердых сплавов марок ВК-8 и В К-15.

№64 Спекание порошковых материалов

При формовании поверхность контакта частиц неспеченного материала составляет лишь незначительную часть их общей поверхности. При спекании поверхность контакта увеличивается, увеличивается также плотность материала и его прочность.

Температура спекания зависит не только от химического состава прессовки, но также и от фракции порошка. В прессовках из тонких порошков частицы имеют большую внутреннюю и внешнюю (в связи с пористостью) поверхность, температура спекания таких прессовок ниже, чем прессовок из порошков более крупной фракции того же состава.

Спекание однокомпонентных прессовок производится при температуре около 2/3—4/5 их абсолютной температуры плавления. В начальной стадии спекания снимаются наклеп и оста­точные напряжения, что сопровождается ослаблением физического контакта между частицами, относительная плотность при этом практически остается неизменной. По достижении температуры, составляющей примерно половину температуры плавления, развиваются процессы восстановления оксидов и удаления из прессовки газообразных продуктов; снижение или повышение плотности на этом этапе зависит от начального количества оксидов и характера порообразования препятствующего или способствующего удалению газов.

№65 Аморфные металлы: получение, свойство, применение

При сильном переохлаждении расплавов жидкость густеет и превращается в «стекло» не притерпивая кристаллизации. Необходимая скорость охлаждения 10⁵-10⁶град/сек. Более легко получить аморфную структуру сплавов алюминия, свинца, олова, меди.

Особенности этих сплавов:

Высокий предел прочности, упругости, текучести при почти полном деформационном упрочнении. Имеют высокую карозионную стойкость. Они хрупки при растяжении, но пластичны при изгибе и сжатии. Главные достоинства -это высокое удельное электрическое сопротивление. Малые потери на вихревые токи.

Недостатки: недостаточная стабильность во времени, малые размеры проволоки и лент, полностью не свариваются.

Применяют для изготовления сердечников мощных трансформаторов.

№66 Металлы с эффектом «памяти, формы»

Эти сплавы после пластической деформации восстанавливают первоначальную форму при нагреве. Al-Ni, Ni-Co, Ni-Ti. Наибольшее применение имеет сплав Ni-Ti называется нитенол, у которого эффект «памяти, формы» может повторяться в течении нескольких тысяч циклов. Нитенол применяется как поглощающий шум и вибрацию материала. Для изготовления антенн, спутников земли. В автоматических прерывателях тока.

№67 Техническая керамика, ее виды, область применения.

Керамикой называют изделия из глин и других минералов (иногда с органическими добавками), отформованные, а затем обожженные до камневидного состояния. Техническая керамика, развитие которой началось с посудной (в частности, фарфора) керамики, в последние десятилетия широко дифференцировалась в соответствии с разнообразными требованиями к ее качеству в электро-, радиотехнической, химической промышленности, для которых наиболее характерно ее применение.

Характерными свойствами керамики являются высокая твердость и износоустойчивость, жиро- и кислотостойкость, а также хрупкость. Отдельные сорта керамики обладают повышенными прочностью, особой твердостью и диэлектрическими свойствами.

Изделия технической керамики изготовляют из тонкомолотой и взятой в заданной пропорции смеси исходного сырья; кварца, шпата, каолина, глины, глинозема, талька, магнезита, оксида титана, углекислого бария, оксида циркония, других оксидов, а также карбидов и нитридов металлов.

Жаростойкая керамика применяется как лабораторная посуда, в качестве тиглей для плавки металлов, как теплоизоляция печей, реакторов. Сырьем для такой керамики служат тугоплавкие глины в смеси с кварцевым песком, каолином, полевым шпатом, а также оксид циркония. Керамика из оксида циркония устойчива до температуры 2200 °С.

№68 Сущность литейного производства, достоинства и недостатки.

Литейное производство—процесс получения фасонных отливок путем заполнения жидким металлом заранее приготовленных форм, в которых металл затвердевает.

Отливки могут быть или готовыми деталями или заготовками последующей обработки в механических цехах. В последнем случае на отливках предусматривается припуск на обработку. Литые детали широко применяют при изготовлении станков, машин, механизмов. Они могут иметь массу от 5 г до 260 т, быть весьма сложными по форме; толщина стенок отливок колеблется от 0,8 до 500 мм.

Наибольшее количество литья — около 70 % от массы всех от массы всех отливок— производят из серого чугуна (включая модифицированный / высокопрочный), далее идет стальное литье (около 20 %), литье из ковкого чугуна (около 8 %), медных, алюминиевых, титановых, сплавов.

Существует несколько способов заливки металла в формы: свободная заливка (металл занимает форму под действием гравитационных сил); заливка во вращающуюся форму (металл занимает форму сод влиянием центробежной и гравитационной сил); заливка давлением с применением литейных машин; заливка вакуумным всасыванием

№69 Формовочные и стержневые смеси

Формовочные и стержневые смеси применяют для изготовления разовых форм. Смеси обладают пластичностью, прочностью, податливостью, огнеупорностью, газопроницаемостью.

Основной составляющей формовочных и стержневых смесей, определяющей их огнеупорность, является кварцевый песок, поставляемый в естественном или обогащенном состоянии и содержащий от 90 до 98,5 % Si0₂. В состав смесей входят также связующие (глина, сульфитно-спиртовая барда, цемент, жидкое стекло, термореактивные смолы, битум, канифоль), противопригарочные (молотый каменный уголь, пылевидный

кварцевый песок, циркон, хромистый железняк, графит), гззообразующие— способствующие газопроницаемости и податливости смеси (древесные опилки, а также крупный, с размерами зерен от 0,25 до 1 мм, речной песок) составляющие.

Металл заливают в сырую форму или в предварительно высушенную. Прочность сырых форм для крупного литья недостаточна. Строгие требования предъявляются к смесям для стального литья, так как жидкая сталь имеет более высокую температуру, а при охлаждении дает большую усадку.

№70 Изготовление форм

Розовыми являются формы, получаемые при набивке и уплотнении формовочных смесей (в опоках, при безопочной формовке, в почве); формы, получаемые при заливке формовочных смесей; оболочковые формы и формы, получаемые по выплавляемым

Формы для заливки могут быть разовыми и многократными. Разовые формы годны лишь для одной заливки. Многократные металлические формы выдерживают сотни и тысячи заливок; многократные песчано-цементные, графитные, керамические формы выдерживают несколько десятков заливок, они применяются для отливки станин станков, тяжеловесных плит, изложниц.

Машинную формовку применяют в серийном и массовом производстве. При механизации процесса оператор лишь ставит опоку на машину, управляет машиной и снимает заформованную опоку, причем установка и снятие опоки часто производится с помощью механизмов. Машинная формовка в сравнении с ручной ускоряет работу в 10—25 раз и обеспечивает высокое качество литья.

Для машинной формовки применяют металлические модельные плиты с привинченными к ним металлическими или пластмассовыми моделями 2. Плиты могут быть односторонними — для формовки одной части формы или двухсторонними— для двух частей.

№71 Литейные сплавы.

Важнейшими литейными свойствами сплавов являются температура плавления, жидкотекучесть, малая усадка, незначи­тельная ликвация.

Чугунное литье. Основную массу чугунного литья производят из серого и высокопрочного чугунов. Кроме того, отливки получают из белого чугуна с последующим отжигом на ковкий чугун. Для плавки чугуна применяют вагранки и электропечи.

Вагранка представляет собой шахтную печь, выло­женную из шамотного кирпича в стальном кожухе. Загрузка шихты производится через окно с колошниковой пло­щадки. Окислительное дутье поступает через сталь­ную коробку, опоясываю­щую вагранку, и через фур­мы. В качестве топлива ис­пользуют кокс, природный газ или их смесь, для повы­шения производительности и экономии кокса в вагранку подают воздух, обогащенный (до 20 %) кислородом и по­догретый до температуры 500—600 °С. Часть вагранки от верхнего, ряда фурм до колошниковой площадки на­зывают шахтой; выше шахты находится дымовая труба с искрогасителем. Нижнюю часть от лещади до фурм называют горном. Лещадь наклонена в сторону копильника, в котором накапливается рас­плавленный чугун и выравнивается его состав. Расплавленный чугун выдается через летку и желоб, шлак —через одну или две летки. Иногда вагранки строят без копильника, тогда чугун и шлак выпускают через летки из горна.

№72 Обрезка литников, разрушение форм.

Обрезка отливок заключается в отделении от нее литников, примесей, выпоров, заливов по разъему формы. Для серого и белого чугунов удаление литников производится ударом по литнику. Для цветных сплавов используются леточные пилы, токарные станки, прессы. Отливки не прошедшие термическую обработку имеют крупнозернистую структуру и низкие прочностные свойства. Кроме того из-за неравномерности охлаждения в отливке возникают внутренние напряжения

№73 Кокильное и центробежное литье.

Литье в кокиль. Кокиль изготовляют из чугуна или стали. При литье из легких сплавов применяют стальные и чугунные стержни, а в случае литья из стали, чугуна и медных сплавов — песчаные стержни. При относительно легкоплавких сплавах цветных металлов кокиль выдерживает десятки тысяч заливок. Стойкость кокиля при литье стали и чугуна колеблется в пределах от 100 до 5000 заливок в зависимости от размера отливок, поэтому литье в кокиль для крупных стальных отливок выгодно лишь в случае простых форм, когда стоимость изготовления кокиля невелика. Применительно к сплавам цветных металлов и чугуну этот способ выгоден, так как кроме точных размеров отливок достигается улучшение структуры и механических свойств литья. Для литья сложных деталей применяют кокиль из нескольких частей с разъе­мами.

Центробежное литье. При центробежном литье металл заливают в форму, вращающуюся вокруг горизонтальной или вертикальной оси, в результате жидкий металл оттесняется центробежной силой к стенкам формы. При этом структура металла получается уплотненной, так как газы и неметаллические включения вытесняются к поверхности, находящейся ближе к центру вращения. Формы вращают до пол­ного затвердевания металла, после чего вынимают готовую отливку.

№74 Специальные способы литья.

Литье в песчаные формы по выплавляемым моделям применяют для получения мелких деталей массой до 15 кг из стали и других трудно обрабатываемых материалов с температурой плавления до 1600˚С. Достигается большая точность размеров при небольшой шероховатости поверхности, благодаря чему сокращается или отпадает необходимость механической обработки.

Сложность технологии и относительно высокая стоимость литья по выплавляемым моделям во многих случаях вполне окупаются уменьшением отходов металла и затрат на обработку. Кроме того, способ дает возможность отливать готовые детали из твердых металлов и сплавов, обработка которых трудна и дорога.

По выплавляемым моделям отливают лопатки газовых турбин, режущий инструмент (фрезы, сверла) мелкие детали автомобилей, тракторов и др. На заводах крупносерийного и массового производства все рассмотренные процессы механизированы и автоматизированы

№75 теоретические основы обработки металлов давлением. Способы обработки давлением. Нагрев металла обработкой давлением.

Обработка давлением основана на использовании пластичности металлов, т. е. на их способность в определенных условиях воспринимать под действием внешних сил остаточную деформацию без нарушения целостности материала заготовки, поэтому она применима лишь к металлам достаточно пластичным. Некоторые металлы и сплавы (марганец, чугун) непластичны даже при нагревании, они остаются хрупкими вплоть до расплавления. Такие металлы не могут обрабатываться давлением.

Основными видами обработки металлов давлением являются: прокатка, прессование, волочение, ковка иштамповка.

Для пластической (остаточной) деформации металла необходимо напряжение, которое больше предела упругости и меньше временного сопротивления разрыву (чтобы не получилось трещин). Остаточная деформация металла является следствием сдвигов, происходящих внутри и по границам зерен.

Печи для нагрева заготовок делятся на пламенные (нагреваемые при сжигании мазута или электрические. По распределению тепла в рабочем пространстве печи разделяются на камерные и методические.

№76 прокатка: сущность, виды, применяемое оборудование

Прокатку производят на металлургических и машиностроительных заводах, при этом получают прокат — готовые изделия или заготовки для последующей обработки ковкой, штамповкой, прессованием, волочением или резанием. В прокатке перерабатывают около 80 % всей выплавляемой стали и большую часть цветных металлов и сплавов. Прокат используют в строительстве, машиностроении и металлообработке.

В зависимости от вида прокат делят на сортовой, листовой, трубный, периодический и специальный. Трубы в зависимости от технологии их производства делят на бесшовные и сварные. К специальным видам проката относят весьма большой ассортимент продукции: цельнокатаные колеса для вагонов, зубчатые колеса, сверла и многое другое.

№77 Прессование и волочение

Волочение применяют преимущественно для изготовления проволоки диаметром от 0,002 до 4 мм, а также для калиброванных прутков и тонких труб из катаной или прессованной заготовки. Волочение заключается в протягивании под действием силы заготовки (обычно в холодном состоянии) через отверстие, сечение которого меньше исходного сечения заготовки. Это отверстие называют глазком или очком, а инструмент, в котором сделано несколько глазков — волокой. Если исходное сечение необходимо значительно уменьшить, то волочение повторяется несколько раз (для тонкой проволоки до 17 раз), так как тяговое усилие ограничено прочностью проволоки и вытяжкой, которая за проход от глазка к глазку колеблется от 1,05 до 1,5.

Прессование. При прессовании металл выдавливают из замкнутой полости через отверстие, в результате чего получают изделие с сечением в форме отверстия. Прессуют медь, свинец, алюминий, цинк, магний и их сплавы, а также сталь из мерных заготовок* нарезанных из сортового проката. Все металлы й сплавы, кроме свинцовых, прессуют горячими. Существуют два вида прессования — прямое и обратное.

При прямом прессовании (рис. 138, а) заготовку 2 закладывают в контейнер 3, укрепленный на раме / гидравлического пресса; туда же закладывают пресс-шайбу 4. На плунжере 6 пресса укреплен пуансон 5, который давит на пресс-шайбу, в результате чего металл заготовки -вытекает через отверстие матрицы 7 в виде прутка. Давление прессования достигает 100 МН.

При обратном прессовании (рис. 138, б) заготовка находится в глухом контейнере и остается при прессовании неподвижной, а прессуемый металл при движении матрицы вытекает навстречу ей. Обратное прессование требует меньших усилий и остаток металла в контейнере здесь меньше, чем при прямом прессовании, однако в силу меньшей деформации прессованный пруток сохраняет следы структуры литого металла.

№78 Свободная ковка: сущность, достоинства и недостатки.

Ковкой называется обработка металла находящегося в пластическом состоянии под действием бойков молота (динамическое воздействие) или пресса (статическое воздействие) с использованием при надобности подкладного инструмента. Поковки могут иметь самую разнообразную форму и массу от нескольких грамм и более. Большие поковки получают непосредственно из слитков, поковки средних и малых — из прокатных заготовок.

Ковку применяют в условиях единичного и мелкосерийного производства. Заготовку куют нижним (неподвижным) и верхним (подвижным) бойками молота или пресса. Контактированием заготовкой поверхности бойков и подкладных инструментов определяют направление течения металла заготовки.

При протяжке длина заготовки увеличивается за счет уменьшения ее поперечного сечения. Вначале куют на квадрат, что дает наибольшую скорость деформирования, после чего заготовку формуют, для протяжки заготовку кладут поперек бойков, передвигая ее после каждого обжатия. Чтобы ускорить протяжку, применяют закругленные бойки увеличивающие удлинение за одно обжатие.

При осадке поперечное сечение заготовки увеличивается за счет высоты. Осадку не всей заготовки, а лишь ее части называют высадкой.

Для гибки нужен местный нагрев заготовки; для получения одинакового сечения заготовки в месте изгиба предварительно делают высадку.

№79 Штамповка: сущность, достоинства по сравнению с ковкой

Производительность штамповки в десятки раз больше, чем ковки, кроме того, при штамповке достигается значительно большая, чем при ковке, точность размеров и малая шероховатость поверхности. Так, нередко после штамповки изделия не требуют механической обработки. Однако штамповка выгодна лишь при массовом и крупносерийном производстве, когда окупаются затраты на изготовление сложных форм (штампов). Штамповка бывает горячей и холодной, объемной и листовой.

Горячая объемная штамповка производится на молотах и ковочных машинах. Если при ковке течение металла направляется бойками и подкладными инструментами, то при штамповке оно ограничивается полостью штампа и заготовка принимает форму этой полости (ручья).

Горячая листовая штамповка применяется для листов толщиной свыше б мм при производстве котлов, аппаратов для химической промышленности, в судостроении. Штамповку производят главным образом на гидравлических листоштамповочных прессах с усилением 2-12 МН, а мелких изделий - на фрикционных винтовых прессах.

Холодная листовая штамповка применяется для изделий из листов стали, алюминия и его сплавов, меди, латуни, сплавов магния. Ниже приведены главные операции листовой штамповки.

Вырубка производится для изготовления из листа плоских изделий е любой формой контура (круг, квадрат, овал), а также для пробивки отверстий.

№80 Общие сведения о сварке. Способы сварки.

Сваркой называют технологический процесс получения неразъемных соединений заготовок посредством установления межатомных и межмолекулярных связей между свариваемыми частями, что возможно при сближении атомов на расстояние, близкое к параметру кристаллической решетки.

Сварочные процессы применяют для изготовления сварных конструкций, исправления брака литья и восстановления поломанных и изношенных изделий.

Свариваются между собой как однородные металлы так и разнородные а также металлы с неметаллами (керамикой, стеклом, керметами и др.). пластмассы. ГОСТ 19521—74 определяет три класса сварки: термический, механический и термомеханический.

Для изготовления сварных конструкций применяют следующие основные типы соединений: стыковое, внахлестку, заклепочное, угловое и тавровое.

№81 Строение и свойства электрической сварочной дуги.

Дуговая сварка возможна на постоянном и переменном токах. Дуга на постоянном токе устойчивее, но расход электроэнергии выше. Для питания дуги постоянным током применяют генераторы и выпрямители.

Сварочные генераторы постоянного тока приводятся в действие электродвигателем или двигателем внутреннего сгорания.

Генераторы, питающие силовую и осветительную сети, должны обеспечивать постоянное напряжение независимо от нагрузки (величины тока, идущего потребителям). Внешняя вольт-амперная характеристика таких генераторов близка к прямой, параллельной абсциссе.

Обмотка сварочных генераторов трансформаторов должна быть предохранена от разрушения токами короткого замыкания при возбуждении дуги.

Сварочные генераторы и трансформаторы должны обладать хорошими динамическими свойствами, т. е. мгновенно реагировать на изменение вольт-амперной характеристики сварочной Дуги.

№82 Сварочная проволока и электроды

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

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

При ручной сварке пользуются электродами, покрытыми обмазкой. Обмазки бывают стабилизирующими, защитными и легирующими.

По толщине покрытия электроды бывают (ГОСТ 9466—75) с топкими, средними, толстыми и особо толстыми покрытиями. Тонкие покрытия являются стабилизирующими; они состоят из мела и жидкого стекла. Находящийся в составе мела кальций выделяется в плазме дуги, ионизирует ее, тем самым способствует устойчивости горения дуги.

№83 Технология ручной дуговой сварки.

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

Сварка по способу Славянова. При сварке применяют металличе­ский электрод в виде проволоки. Дуга возбуждается между электродом и основным металлом и плавит их оба, причем образуется общая ванночка, где перемешивается весь расплавленный металл. Электродная проволока выпускается диаметром от 0,3 до 12 мм. Для сварки углеродистой стали применяют проволоку ма­рок Св-08А, Св-08ГС, Св-10Г2, для сварки легированной стали раз­личных марок — легированную проволоку марок Св-08ГС, Св-10ХМФТ, СВ-12Х13 и др.

При ручной сварке пользуются электродами, покрытыми обмаз­кой. Обмазки бывают стабилизирующими, защитными и легиру­ющими.

№84 ЭЛЕКТРОШЛАКОВАЯ СВАРКА

Электрошлаковая сварка — способ бездуговой электрической сварки встык в расплавленном шлаке. Для наведения шлака применяют те же флюсы, что и при электрошлаковом переплаве стали.

В перегретом шлаке расплавляется электродная проволока и оплавляются свариваемые кромки заготовки, металл сливается в общей сварочной ванне и по затвердевании образует сварной шов. Медные ползуны охлаждаемые водой, по мере наплавления шва автоматически перемещаются вверх и обеспечивают формирование шва. Зазор устанавливается в пределах 20—25 мм для сво­бодного прохода направляющих с электродной проволокой. Сварку ведут одним электродом (проволокой) или несколькими в зависимости от толщины заготовки на стыке.

Электрошлаковая сварка позволяет соединять заготовки практически неограниченной толщины (чаще все же сваривают стыки)

№85 Дуговая сварка в среде защитных газов

Дуговая сварка в среде защитных газов — углекислом, аргоне или гелии — обеспечивает лучшую, чем при сварке покрытыми электродами или под слоем флюса, защиту от воздействия кислорода и азота воздуха, лучшее использование тепла дуги. Вместе с тем сварка в среде защитных газов не заменяет названные способы сварки, а применяется в машино- и при­боростроении там, где эти способы не дают необходимых результатов. Для сварки в струе углекислого газа применяют горелки-держатели. Дуга горит между заготовкой и электродной проволокой, которая автоматически подается с постоянной скоростью. Подвод тока к проволоке обеспечивается через контактные сапожки. Сварка выполняется на переменном или постоянном токе. Углекислый газ в зону сварки подается через сопло к горелке он поступает от баллона. Образующийся при сварке оксид железа раскисляется марганцем и кремнием, которые в повышенном количестве содержатся в электродной проволоке. Сварку в углекислом газе широко применяют для углеродистой стали, заварки дефектов стальных отливок, наплавки и восстановления изношенных деталей. Сварка в инертных газах (аргоне, гелии или их смесях) применяется доя коррозионно-стойких сталей, титана, алюминия, меди, никеля, их сплавов и сплавов магния. Сварка выполняется плавящимся или неплавящимся электродом, постоянным или переменным током. Общая схема установки для сварки плавящимся электродом аналогична установке при сварке в углекислом газе; электродная проволока применяется того же состава, что и основной металл. В качестве неплавящегося электрода используют вольфрамовую проволоку, которую устанавливают в горелку. Для заполнения разделки кромок в зону дуги вводят присадочный металл.

№ 86Контактная сварка

При контактной сварке для нагрева свариваемых частей используется тепло, выделяемое при прохождении тока через место сварки. В месте контакта частей наблюдается увеличенное электрическое сопротивление по сравнению с другими участками цепи. После достижения в зоне сварки необходимой температуры свариваемые части для их соединения сдавливают, Контактная сварка легко автоматизируется и применяется в массовом производстве. Существуют три вида контактной сварки: стыковая, точечная и роликовая.

Для стыковой сварки соединяемые части зажимают в контактных колодках сварочной машины и пропускают через них ток большой силы, индуктирующийся во вторичной обмотке трансформатора. При этом в зоне сварки выделяется большое количество тепла и части по стыку разогреваются до пластического состояния. Нагретые части сдавливают и они свариваются.

Стыковая сварка возможна при сечениях до 50 000 мм и более.

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

Роликовой (шовной) сваркой соединяют листы толщиной 0,3— 3 мм из низкоуглеродистой стали и листы толщиной до 1,5 мм из коррозионно-стойкой хромоникелевой стали, латуни, бронзы, алюминиевых сплавов. Свариваемые части пропускают между вращающимися роликами-электродами шовной машины, через которые проходит ток, выделяющий тепло в месте соприкосновения свариваемых частей, в результате чего образуется сплошной шов.

№87 Сущность газовой сварки Горючие газы Ацетиленокислородное пламя

В качестве горючих газов при сварке используют ацетилен, пропан, бутан, пары бензина, водород I другие газы Чаще других применяют ацетилен (С₂Н₂), дающий наибольшую (до 3200 °С) температуру пламени Газовую сварку применяют главным образом для соединения тонкостенных стальных заготовок, а также заготовок из чугуна, цветных металлов и сплавов Газовым пламенем пользуются также для резки металлов, для наплавки твердых сплавов и при ремонтных работах

Ацетилен получают из карбида кальция (СаС₂) в ацетиленовых генераторах, где карбид кальция взаимодействует с водой по реакции

CаC_а + 2Н_аО -> С₂Нз + Са(ОН)₂

Ацетилен может использоваться для сварки непосредственно от генераторов либо поставляться к месту сварки в баллонах Газовые горелки с тужат для дозировки и смешивания кислорода и горючего газа, а также для получения устойчивого и концентрированною газового пламени Они бывают инжекторные (всасывающие вязкого давления и безинжекторные — высокого и среднего давления

№88 Оборудование поста газовой сварки Технология газовой сварки и плазменной резки

Газовая сварка и резка, В качестве горючих газов при сварке используют ацетилен, пропан, бутан, пары бензина, водород и другие газы. Чаще других применяют ацетилен (С₃Н₂), дающий большую (до 3200 °С) температуру пламени. Газовую сварку применяют главным образом для соединения тонкостенных стальных заготовок, а также заготовок из чугуна, цветных металлов и сплавов Газовым пламенем пользуются также для резки металлов, для наплавки твердых сплавов и при ремонтных работах.

Ацетилен получают из карбида кальция (СаС₂) в ацетиленовых генераторах, где карбид кальция взаимодействует с водой по реакции

Ацетилен может использоваться для сварки непосредственно от генераторов либо поставляться к месту сварки в баллонах Газовые горелки служат для дозировки и смешивания кислорода и горючего газа, а также для получения устойчивого и концентрированного газового пламени Они бывают инжекторные (всасывающие) - низкого давления безинжекторные — высокого и среднего давления.

Наибольшее применение по объему выполняемой работы плазменная технология имеет при резке металлов Вместе с тем все более широкое применение приобретает плазменная поверхностная и плазменно-механическая обработки плазменная струя используется также для нанесения защитных и декоративных покрытий, получения тонких металлических нитей, мелкодисперсных порошков металлов, для термической обработки.

Носителем тепловой энергии при плазменной обработке являются потоки ионов, а также электрически нейтральных молекул и атомов, образующихся при пропускании аргона, азота, аммиака, воздуха и других газов и их смесей, а также паров воды через дуговой разряд в дуговых плазменных горелках, называемых плазматронами. Плазменная струя имеет температуру 5000— 30 000 °С. Такую плазму называют низкотемпературной, неизотермической.

Высокотемпературная, изотермическая плазма может существовать лишь при тепловом равновесии с окружающей средой; в природе она составляет вещество звезд. Степень ионизации высокотемпературной плазмы близка к 100 %, ее температура достигает десятков миллионов градусов. Плазму называют четвертым состоянием вещества, ионизированным газом.

№89 Специальные способы сварки. Контроль качества сварных швов.

Электронно-лучевая сварка. Эту сварку производят в вакууме фокусированным электронным лучом, который фс приборе, называемом электронной пушкой.:¹ Электронный пучок образуется за счет эмиссии электронов с выполненного из вольфрама, тантала, гексаборида лантана, нагреваемого до температуры 1600—2000 ^СС.

Сварка лазером. Сварку лазером можно производить в любой среде, проводящей свет, — на воздухе, в других газах, вакууме. Источником теплоты для сварки является концентрированный монохроматический световой луч, получаемый в установке, лазером (оптический квантовый генератор).

Диффузионная сварка. Диффузионная сварка относится к термомеханическому классу, она производится в вакууме при нагреве заготовок с помощью высокочастотных индукторов до температуры рекристаллизации (при сварке разнородных материалов - до температуры плавления более легкоплавкого металла); по достижении заданной температуры заготовки сжимают

Сварка трением. Эту сварку применяют чаще всего для стыковых соединений. Нагрев частей до пластического состояния производится теплом, выделяющимся при их взаимном трении; разогретые части сдавливают (осаживают) и они свариваются.

Сварка взрывом. Взрывом успешно свариваются углеродистые и легированные конструкционные стали, медь, алюминий, титан их сплавы и другие металлы и сплавы.

Ультразвуковая сварка. Ультразвуковой сваркой соединяют тонкие пленки с проводниками, присоединяют листы фольги к заготовкам неограниченной толщины, соединяют пластмассы с металлами.

№90 ПАЙКА металлов

Пайка, как и сварка, предназначена для неразъемных соединений заготовок. Особенность пайки состоит в применении припоя, имеющего температуру плавления ниже температуры плавления материала припаиваемых частей. При пайке основной металл твердый, а припои расплавлен. Части заготовки соединяются вследствие смачивания, взаимного растворения и диффузии припоя и основного материала в зоне шва. Для диффузии необходимо, чтобы припаиваемые поверхности были очищены, особенно от пленок оксидов, и защищены от окисления. Для защиты от окисления при пайке служат флюсы.

Паять можно углеродистую и легированную стали всех марок, твердые сплавы, ковкие и серые чугуны, а также цветные металлы и их сплавы. Можно также паять разнородные материалы (например, сталь с твердыми сплавами, керамику, пластмассы).

Пайку при температурах до 400 °С относят к низкотемпературной, при температурах выше 400 °С - высокотемпературной. Припои для низкотемпературной пайки содержат олово, свинец, сурьму и цинк, припои для высокотемпературной пайки составляются на основе меди или серебра