Характеристики основных видов сварки

Ручная электро-дуговая сварка

Введение:

Сварка является одним из технологических процессов, как в области маши­ностроения, так и в строительной индустрии.

Несмотря на большие масштабы использования в промышленности различ­ных видов механизированной сварки, объем применения ручной дуговой сварки се­годня не только не снижается, но и возрастает, что связано с созданием новых мате­риалов и нового оборудования для ручной дуговой сварки.

Электрическая дуга впервые была открыта в 1802 г. профессором физики Санкт-Петербургской медико-хирургической академии В.В. Петровым.

А в 1882 году русский изобретатель Н.Н. Бенардос применил электрическую дугу для соединения металлов. В 1885 году он получил патент под названием «спо­соб соединения и разъединения металлов непосредственным действием электриче­ского тока», используя для этого дугу, горящую между угольным электродом и ме­таллом и питающую электрической энергией от аккумулятора.

Русский инженер-металлург и изобретатель Н.Г. Славянов в 1888 году разра­ботал способ сварки металлическим электродом, в 1891 году он получил два патента под названием «способ и аппараты для электрической отливки металлов» и «способ электрического уплотнения металлических отливок». Бенардос предложил различ­ные способы сварки наклонными металлическими электродами и устройства, в кото­рых подача электрода в зону дуги выполнялась за счет давления пружины.

Однако низкий уровень развития техники в России с тех лет не позволяют использовать и широко развивать идеи Петрова, Бенардоса, Славянова.

Выдающуюся роль в теоретической разработке сварных процессов сыграли видные ученые К.В. Любавский, К.К. Хренов, Г.А. Николаев, Н.О. Окерблам, Н.Н. Рыкалин, Е.О. Патон, В.П. Никитин и др.

Головной организацией по сварке является: ИЭС им. Е.О. Патона, который координирует деятельность всех институтов в области сварочного производства.

Сущность и классификация процесса сварки

Сваркой называется процесс получения неразъемного соединения двух или более деталей из твердых металлов (материалов) путем их местного сплавления или совместного деформирования с нагревом и без нагрева с получением на границе их раздела прочных межатомных связей, за счет сплавления основного и присадочного материала.

Все виды сварки можно разделить на две основные группы: сварка плавлением и сварка давлением.

При сварке плавлением, кромки свариваемых деталей и присадочный материал расплавляются теплотой сварочной дуги или газовым пламенем, образуя сварочную ванну. При кристаллизации металла сварочной ванны рост кристаллов начинается с сплавленных кристаллов основного металла.

При сварке давлением совместная направленная пластическая деформация свариваемых металлов способствует соприкосновению и перемешиванию их атомов и образованию межатомной связи.

Классификация видов сварки металлов по физическим признакам. В зависимости от формы энергии, используемой для образования сварного соединения, различают три класса сварочных процессов: термический, термомеханический, механический.

Вид сварки – объединяет сварочные процессы по виду источника энергии непосредственно используемого для образования сварного соединения.

К термическому классу относятся виды сварки осуществляемые плавлением с использованием тепловой энергии, а именно: дуговая, электрошлаковая, электронно-лучевая, плазменно-лучевая, тлеющим разрядом, световая, индукционная, газовая, термитная и литейная.

К термомеханическому классу относятся виды сварки, осуществляемые плавлением с использованием тепловой энергии и давления, а именно: контактная, диффузионная, индукционно-прессовая, газопрессовая, дугово-прессовая, шлакопрессовая, термитно-прессовая, печная и др.

К механическому классу относятся виды сварки, осуществляемые с использованием механической энергии и давления, а именно холодная взрывом, ультразвуковая, трением и магнитоимпульсная.

Классификация видов сварки металлов по техническим признакам:

К техническим признакам относятся: способ защиты металла в зоне сварки, непрерывность процесса и степень механизации сварки.

По способу защиты металла различают сварку в воздухе, в вакууме, в защитных газах, под флюсом, в пене и с комбинированной защитой.

По непрерывности процесса: прерывистые и непрерывные.

По степени механизации: ручные, механизированные, автоматизированные и автоматические.

Характеристики основных видов сварки

1. Автоматическая сварка под флюсом – сущность заключается в том, что сварочная дуга горит между электродной проволокой и свариваемым изделием под слоем сыпучего флюса. Теплотой дуги расплавляется основной металл (кромки свариваемого изделия), сварочная проволока и флюс.

2. Электрошлаковая сварка – заключается в следующем: в начальный период под флюсом возникает сварочная дуга, за счет теплоты дуги флюс расплавляется и образуется электропроводный шлак, который должен обладать значительным Омическим сопротивлением. Сварочная дуга после расплавления флюса с образованием электропроводного шлака угасает, а ток проходя по электропроводному расплавленному шлаку выделяет такое количество теплоты, которое достаточно для плавления последующей порции флюса, основного металла и проволоки.

3. Электроннолучевая сварка – этот вид сварки выполняется в камерах с разряжением (вакууме). Теплота образуется за счет бомбардировки поверхности металла электронами имеющие большие скорости.

4. Газовая сварка – основана на плавлении свариваемого и присадочного металлов высокотемпературным газокислородным пламенем.

5. Световая сварка – по виду источника света подразделяется на солнечную, лазерную и искусственными источниками света.

6. Термитная сварка – состоит в том, что свариваемые детали помещают в огнеупорную форму, а в установленный сверху тигель засыпают термит – порошкообразную смесь алюминия с железной окалиной. При горении термита развивается высокая температура (более 200°Ć) образуется жидкий металл, который при заполнении формы оплавляет кромки свариваемых изделий и заполняет зазор образуя сварной шов.

7. Контактная сварка. При этом виде сварки место соединения разогревается и расплавляются теплотой выделяемой при прохождении электрического тока через контактируемые метало свариваемых деталей; при приложении в этом месте сжимающего усилия образуется сварное соединение. По форме соединения бывает точечная, шовная, стыковая, рельефная сварка.

8. Диффузионная сварка осуществляется за счет взаимной диффузии атомов контактирующих частей при относительно длительном воздействии повышенной температуры и незначительной пластической деформации.

9. Газопрессовая сварка основана на нагревании концов стержней или труб по всей длине окружности многопламенными горелками до пластического состояния или плавления и последующего сдавливания стержней внешним усилием.

10. Ультразвуковая сварка основана на совместном воздействие на свариваемые детали механических колебаний ультразвуковой частоты и небольших сжимающих усилий.

11. Сварка трением. При вращении одного из стержней и соприкосновении его с другим, концы стержней разогреваются и с приложением осевого усилия свариваются.

12. Холодная сварка основана на способности срастания кристаллов металла при значительном давлении.

13. Индукционно-прессовая сварка. Этот вид сварки основан на разогреве токами высокой частоты концов стыкуемых стержней или труб до пластического состояния с последующим приложением осевых усилий для получения неразъемного соединения.