korotkih (Коротких М. Т. - Технология конструкционных материалов и материаловедение - учебное пособие.), страница 12

К таким металлам относятся сплавы на основеалюминия, титана и ряда других, редко применяемых в технике.При этом виде сварки поток защитного газа должен омывать нагретыеучастки сварного шва и зону горения сварочной дуги, так как в нейнепосредственно происходит плавление присадочной проволоки, выполненнойиз того же, что и свариваемые заготовки, материала.В качестве защитных применяются обычно инертные газы (аргон, гелий).При сварке стали высокой эффективностью в качестве защитного обладаетуглекислый газ.Расход защитного газа существенно удорожает получениесварныхконструкций этим методом.Такой вид сварки широко применяется в судостроении, машиностроении,аэрокосмической промышленности.Рис.6.3Газовая сварка (рис.6.4)Конечно расплавить металл в зоне сварного шва можно не толькоэлектрической дугой , но и пламенем, образующимся при сгорании некоторыхгазов в кислороде.

Так при горении в кислороде водорода, ацетилена и рядадругих, реже используемых газов, температура пламени превышает 3000°С.Однако пламя конечно является менее концентрированнымисточником энергии, поэтому таким методом можно сваривать толькотонкие заготовки (< 5мм). Применяется такая сварка весьмаограниченно: в полевых условиях, где отсутствуют источникиэлектрического тока, в строительстве (сварка трубопроводов втруднодоступных местах ) и т.д.Рис.6.4Кислород и ацетилен обычно поступают из баллонов, которыетранспортируются к месту сварки.Технико-экономические показатели некоторых распространенныхспособов сварки плавлениемТаблица 6.1Сиособ сваркиЭлектродуговаяручнаяЭлектродуговаяавтоматическаяпод флюсомАргонодуговаяручнаяАргонодуговаяавтоматическаяГазовая ручнаяСвариваемые металлыи область примененияСтальнизкоуглеродистая.

Встроительстве, судостроении,машиностроенииСталь. Вмашиностроении, всудостроенииАлюминиевыесплавы, нержавеющиестали. Вмашиностроении исудостроенииТо жеМощность источникаэнергии и его параметры5…18кВтU = 55…60ВI = 100…300АРасходгазанетПроизводительность1…12 м/час5…50кВтнет25…80м/час5…10кВт180…540л/час8…30 м/час5…15кВт20…30м/часСталь, медныесплавы.В строительстве, приремонте в полевыхусловиях, вювелирном деленет1000…2000л/час60…360л/час4…8 м/часПрименение современных концентрированных источников тепловой энергиипозволило разработать новые виды сварки, электроннолучевую и лазерную(рис.6.5), отличающиеся локальностью воздействия на обрабатываемыйматериал, позволяющие сваривать зачастую разнородные металлы свысокой производительностью.

При этом зона расплавления может бытьзначительно меньше, что повышает качество соединения.Применяются данные виды сварки в аэрокосмической, судостроительной промышленности, в атомном и общем машиностроении.Рис.6.56.2 Термомеханическая сваркаСамым древнейшим способом соединения стальных заготовок являетсякузнечная сварка (рис.6.6), при которой заготовки при высокой температуресовместно проковываются, разделяющаяихпленкаокислов железаразрушается, а в результате пластической деформации кристаллы металла изразличных частей заготовки сближаются на межатомные расстояния ипроисходит их соединение.Такая сварка применяется сейчас в основном в художественной ковке.Однако сам физический принцип такого соединения широко используется,например, при получении биметаллических листов совместной прокаткой(рис.6.6).

Так можно получать, например, листы из алюминиевого сплавапокрытые слоем чистого алюминия, стальные листы со слоямикоррозионностойкой стали и т.д.Рис.6.6Электроконтактные виды сварки (рис.6.7) основаны на нагреве зоны контактадвух частей заготовки в зоне их стыка при их механическом сдавливании.Процесс может быть реализован , если электрическое сопротивление контактазаготовок превышает сопротивление всей электрической цепи. Тогда в зонеконтакта будет выделяться тепловая мощностьW = I 2 * Rkгде I - величина эл.тока в цепи, Rk - сопротивление контакта.Рис.6.7Такими способами сваривают прутки из различных металлов встык ( припроизводстве инструмента) , листовой материал ( кузова автомобилей,корпусные изделия из тонколистового материала и т.д.)Технологические возможности методов сварки.1.Свариваемые материалы.

Методы сварки практически позволяютсоединять все виды металлов и даже неметаллов. Однако каждый конкретныйметод сварки предназначен для сварки определенного набора материалов.2.Форма. Сварка позволяет получать изделия самой сложной формы, что иестественно, так как соединяя между собой даже части простейшей формыможно получить сколь угодно сложную поформе конструкцию. Тактелевышка, мост состоят из простейших по форме деталей стержневой формы.3.Размеры. Не ограничены. Пролеты мостов, вышки длиной сотни метров, асварные трубопроводы для нефти и газа - сотни км.В то же время сварка применяется и в микроэлектронике для соединенияизделий размером менее 0,01мм.4.Точность. Данный параметр определяется в очень широких пределах.

Еслиэлектродуговая сварка приводит к значительной тепловой деформациизаготовки и точность ее весьма невелика - допустимые отклонения выше 0.1мми могут составлять более 1мм, то в микроэлектронике погрешность может непревышать 0.01мм.5,Шероховатость.Шероховатость наиболее распространенныхвидов сварки весьма высока и превышает 0,1мм.

Поэтому сварныешвы на важных в функциональном отношении поверхностяхобрабатываются механически , например, шлифованием. Так при сваркетруб для газопровода или нефтепровода образующиеся неровности навнутренней поверхности трубы приводят к увеличению сопротивленияпрокачиванию. Поэтому они должны быть обработаны, что втехнологическом отношении представляет определенные трудности.Вопросы для самопроверки:1.Почему при сварке плавлением необходим мощный концентрированныйисточник тепловой энергии?2.В каких случаях применяются методы сварки?3.Перечислите рациональные области применения сварки в защитных газах.4.Каково основное условие сварки металлов плавлением?5.Каково основное условие электроконтактной сварки?6.В каких случаях рационально применять газовую сварку?7.Каковы ограничения размеров сварных конструкций?8.В чем состоят преимущества лазерной и электроннолучевой сварки?9.

Перечислите составляющие затрат при аргонодуговой сварке; - приэлектродуговой ручной сварке.10. Какой вид сварки наиболее производительный?Образец карты тестового контроля:1. Каким видом сварки возможно соединение листов из алюминиевого сплаваАмг6:а). Электродуговой, автоматической под флюсом;б). Аргонодуговой, электроконтактной;в). Газовой, электроннолучевой2. Какой вид сварки наиболее дорогой:а). Электродуговой;б). Аргонодуговой;в).

Газовый;3. Какими способом сварки соединяют трубы при прокладке магистральныхгазопроводов:а). Электродуговым, электроконтактным;б). Электродуговым под флюсом, аргонодуговым;в). Газовым;4. Какие виды сварки используются при строительстве корпусов судов изстали:а). Электродуговая, автоматическая под флюсом;б). Электроконтактная;в). электроннолучевая;5. Для каких целей используется стыковая электроконтактная сварка:а).

Для сварки заготовок инструмента;б). Для сварки строительных конструкций;в). Для сварки корпусов судов;7. Обработка металлов резаниемРезание металла является в настоящее время самым распространеннымспособом окончательного формообразования деталей машин и, несмотря напоявление принципиально новых способов формообразования, такоеположение сохранится еще не одно десятилетие.Это определяется:- широкими возможностями формообразования (резанием можно получить какформу простейшего ступенчатого валика, так и форму лопатки турбины)- относительно низкими энергозатратами процесса- высокой точностью и низкой шероховатостью поверхностей, достижимой впроцессах резания- достаточно широким спектром обрабатываемых материалов- возможностью применения универсального режущего инструмента- наличием широкой номенклатуры оборудования, обеспечивающегополучение различных по форме поверхностей.К существенным недостаткам процесса следует отнести :- большой, в ряде случаев, отход материала в виде стружки,- низкую производительность- сложности автоматизации (из-за сложной кинематики процесса итрудностей контроля параметров изделия в процессе резания).7.1 Физические основы резания металловПроцесс резания состоит в отделении слоя материала заготовки за счетвнедрения в неё режущего клина инструмента.Естественно, не каждый клинообразный предмет может внедряться вматериал заготовки.Для этого твердость его должна быть выше, чем твердость материалазаготовки.Не всякий клин при внедрении способен отделять определенный слойматериала, для этого он должен обладать определенными геометрическимипараметрам и двигаться по определенному направлению относительноповерхности заготовки (рис.7.1).Рис.7.1Для формирования требуемой геометрии обработанной поверхностирежущий клин должен двигаться по определенной траектории , которуюобеспечивает металлорежущее оборудование - станок .При внедрении режущего клина инструмента сначала происходитего упругий контакт с заготовкой, потом он переходит впластический контакт смятие и, далее, при нормальных условияхрезания, возникает преимущественное развитие пластическойдеформации в срезаемом слое, реализуемое за счет сдвига слоевметалла относительно друг друга (рис.7.2).

При обработкепластичных материалов резанием ,конечно, пластическидеформируется и определенный слой на обработанной поверхности,что приводит к повышению его твердости (наклеп) и возникновениюостаточных (обычно растягивающих) напряжений.Рис.7.2Возможно конечно и резание хрупких материалов - в этомслучае сразу после стадии упругого контакта наступает стадияразрушения обрабатываемого материала - его скалывание. Так кактраектория линий скалывания отличается от траектории движениявершины лезвия, на обработанной поверхности образуются щербинки.Поэтому хрупкие материалы достаточно сложно обработать резанием снизкой шероховатостью поверхности.В зависимости от свойств обрабатываемого материала и условий резанияобразуется тот или иной вид стружки.

Вид стружки существенно определяетусловия ее удаления из зоны резания, иногда существенно затрудняяпротекание процесса.При движении режущего клина относительно заготовки в процессе резанияна него действуют силы давления со стороны деформируемого срезаемого слояNп, силы трения сходящей по передней поверхности стружки Fтрп, силыдавления и трения со стороны пластически деформируемых слоев наобработанной поверхности Nз, Fтрз (или поверхности резания) (рис.7.2).Равнодействующая этих сил R, зависящая от прочности обрабатываемогоматериала и условий резания,нагружает режущий клин и державкуинструмента и при неправильно установленных параметрах процесса можетпривести к их разрушению.Работа сил тренияAтр = Fтрп * Vстр + Fтрз * Vполностью переходит в тепло, которое распространяется встружку, заготовку, инструмент и окружающую среду.Наибольшее влияние на ход процесса оказывает тепло распространяющееся винструмент, так как нагрев его приводит к потере твердости и , следовательно,к износу и разрушению.Стремление повысит производительностьпроцессанаталкивается наограничения связанные с нагревом инструмента при увеличении скорости егодвижения относительно заготовки (скорости резания).Прогресс развитияпроцесса резания во многом связан сразработкой термостойкихинструментальных материалов, сохраняющих свою прочность и твердость привысоких температурах.Основные инструментальные материалы, применяемые при резании.Таблица 7.1Название и составУглеродистыеИнструментальные стали (У8У13)(С 0,8-1,3%)Термостойкость,°С150…200Скорость резанияпри точении стали45, м/мин<5Инструменталь200…300ные легированные сталиХВГ,9ХС, Х6ВФ идр.С 0,8-1,5%,легированыхромом, марган¦цем, ванадием,моли-бденом,вольфрамоми др, элементами.<8Быстрорежущие 600…700стали Р18,Р6М5,Р18Ф2К8М и др.Легированывольфрамом,молибденом,хромом, ванадием,кобальтом<30Область применения,время изобретения ииспользованияИнструмент слабонагревающийся впроцессе работы:напильники, зубила,деревообрабатывающий инструмент.