Классификация сварки (1016822)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

3. ОСНОВНЫЕ ВИДЫ СВАРКИ В НАСТОЯЩЕЕ ВРЕМЯ

В соответствии с ГОСТ 2601—84 по технологическому признаку сварка — это процесс получения неразъёмных соединений посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном нагреве, или пластическом деформировании, или совместном действии того и другого.

3.1. КЛАССИФИКАЦИЯ ВИДОВ СВАРКИ

Все способы сварки в зависимости от состояния металла в зоне соединения можно разделить на две большие группы:

- сварка давлением (в твёрдой фазе), когда температура металла в зоне соединения не превышает температуру плавления свариваемых металлов;

- сварка плавлением (в жидкой фазе), когда металл в зоне соединения нагревается выше его температуры плавления.

Методы сварки плавлением получили широкое распространение благодаря их следующим преимуществам:

- возможности сварки в монтажных и цеховых условиях;

- разнообразию применяемых типов соединений;

- широким возможностям сварки конструкций различных габаритов;

- большому диапазону свариваемых толщин металла- от нескольких микрометров, например при сварке световым лучом, до 1 м и даже более - при электрошлаковой сварке;

- возможности сварки швов в любых пространственных положениях;

- возможности изменения химического состава и свойств наплавленного металла.

Сварка плавлением, однако, имеет и ряд недостатков:

- кристаллизация металла шва протекает при растягивающих напряжениях, что может приводить к образованию трещин;

— возможно образование (особенно при сварке разнородных металлов) в наплавленном металле хрупких интерметаллидных включений, закалочных структур, развитие ликвационной неоднородности в шве, являющихся причинами возникновения трещин;

- образование напряжений и деформаций при сварке.

Методы сварки давлением менее универсальны, чем сварки плавлением, но могут иметь в ряде случаев преимущества.

Применение сварки давлением значительно расширило диапазон свариваемых материалов, в том числе разнородных металлов, а также неметаллических материалов, исключило возникновение при сварке трещин, пористости, способствовало уменьшению деформации сварных узлов. Кроме того, сварка давлением вызывает менее значительные изменения свойств основного металла, чем сварка плавлением. Методы сварки давлением легко поддаются механизации и автоматизации, характеризуются высокой производительностью.

В зависимости от вида энергии, используемой для образования сварного соединения, все виды сварки подразделяют на три класса: термический, термомеханический и механический.

К термическому классу относятся виды сварки, осуществляемые плавлением свариваемых поверхностей с использованием тепловой энергии. К этому классу относят такие виды сварки, как, например, дуговая, плазменная, электрошлаковая, электронно-лучевая, лазерная.

К термомеханическому классу относятся виды сварки, осуществляемые с использованием тепловой энергии и давления, например контактная сварка, диффузионная сварка.

К механическому классу относятся виды сварки, осуществляемые с использованием механической энергии и давления, например холодная сварка, сварка трением, ультразвуковая сварка.

Существуют и другие виды классификации способов сварки.

Способы сварки плавлением можно классифицировать по:

- характеру защиты свариваемого металла и сварочной ванны от окружающей атмосферы (газовая, шлаковая, газошлаковая защита);

- степени автоматизации процесса сварки (ручная, механизированная и автоматическая);

- особенностям введения теплоты (с непрерывным нагревом и

импульсивным).

В настоящее время существует более 150 способов сварки, но наибольшее распространение получили способы сварки плавлением с использованием электрической дуги. Большинство конструкций, приведенных на рис. 1-7, изготовлены электродуговой сваркой.

3.2. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ДУГОВАЯ СВАРКА

Источником теплоты при дуговой сварке служит электрическая дуга, которая горит или между электродом и заготовкой, или между электродами, или между электродами и заготовкой.

Превращая электрическую энергию в тепловую, электрическая дуга сосредоточивает теплоту в небольшом объёме, что позволяет обеспечить концентрированный ввод теплоты в изделие. Из применяемых в настоящее время источников сварочной теплоты по плотности энергии, выделяемой в пятне нагрева, электрическая дуга занимает третье место (после лазерных и электронных лучей). При этом максимальная плотность энергии в пятне дуги составляет 10⁵ Вт/см², а минимальная площадь нагрева 10~³ см².

В зависимости от материалов и числа электродов, а также способов включения электродов и заготовки в цепь электрического тока различают следующие виды дуговой сварки:

- сварка плавящимся (металлическим) электродам дугой прямого действия (горящей между электродом и заготовкой) с одновременным расплавлением основного металла и электрода, который пополняет сварочную ванну жидким металлом;

- сварка неплавящимся (графитовым и волъфрамовым) электродом дугой прямого действш; при этом соединение выполняется путём расплавления только основного металла или с применением присадочного металла;

- сварка косвенной дугой, горящей между двумя, как правило, не-плавящимися электродами; в этом случае заготовка не включена в электрическую цепь, и для её расплавления используется теплота, выделяемая при соприкосновении свариваемой поверхности со столбом (плазмой) дуги, и теплота, получаемая за счёт излучения и конвекции; такая дуга применяется в случаях, когда требуется ограниченная теплопередача от дуги к изделию (наплавка, напыление);

- сварка трёхфазной дугой, когда дуга горит между двумя электродами (дуга косвенного действия), а также между каждым электродом и основным металлом (дуги прямого действия).

Питание дуги осуществляется постоянным или переменным то-ком. При применении постоянного тока различают сварку на прямой и обратной полярности. В первом случае электрод подключают к отрицательному полюсу (катод), во втором - к положительному

(анод).

Кроме того, способы дуговой сварки классифицируют по способу защиты дуги и расплавленного металла (покрытым электродом, под слоем флюса, в среде защитных газов) и степени механизации процесса (ручная, полуавтоматическая и автоматическая).

Электродуговой сваркой выполняют стыковые, угловые, тавровые, нахлёсточные и торцовые соединения (рис. 3.1).

Стыковое соединение представляет собой сварное соединение двух деталей, расположенных в одной плоскости и примыкающих один к другому торцовыми поверхностями (рис. 3.1, а). Оно наиболее распространено в сварных конструкциях, поскольку имеет ряд преимуществ перед другими видами соединений. Условные обозначения стыковых соединений: С1-С48.

Угловое соединение представляет собой сварное соединение двух элементов, расположенных под углом один к другому и сваренных в месте приложения их кромок (рис. 3.1, 6). Условные обозначения угловых соединений: У1-У10.

Рис. 3.1. Типы сварных соединений

Нахлесточное соединение представляет собой сварное соединение, в котором соединяемые элементы расположены параллельно и частично перекрывают один другого (рис. 3.1, г). Условные обозначения: Н1-Н9.

Торцовое соединение – это соединение, в котором боковые поверхности элементов примыкают один к другому (рис. 3.1, д). Условных обозначений в стандарте пока нет.

3.2.1. Электрическая дуга и её свойства

Электрическая дуга - мощный стабильный разряд электричества в ионизированной атмосфере газов и паров металла, покрытий, флюса.

В обычных условиях воздух, как и все газы, обладает весьма слабой электропроводностью. Это объясняется малой концентрацией свободных электронов и ионов. Поэтому для того, чтобы вызвать в воздухе или в газе мощный электрический ток, т.е. электрическую дугу, необходимо ионизировать воздушный промежуток (или другую газовую среду) между электродами.

Ионизация может происходить в результате электронной эмиссии. При этом имеющиеся в металле в большом количестве свободные электроны, обладая достаточной кинетической энергией, переходят в газовую среду межэлектродного пространства и способствуют его ионизации за счёт столкновения быстродвижущихся электронов с молекулами газов и других элементов, находящихся в межэлектродном пространстве.

Некоторую роль в создании потока электронов может играть и «бомбардировка» катода положительными ионами, достигающими электрода с достаточным запасом энергии. При высоких температурах значительная часть молекул газа обладает достаточной энергией для того, чтобы при столкновениях могла произойти их ионизация; кроме того, с повышением температуры увеличивается общее число столкновений между молекулами газа. Количество заряженных частиц в межэлектродном пространстве может быть увеличено путём введения в зону горения дуги веществ, обладающих низким потенциалом ионизации. К таким веществам относят, например, калий, натрий, барий, литий, алюминий.

Таким образом, электропроводность воздушного промежутка между электродами, а отсюда и устойчивость горения дуги обеспечиваются эмиссией катода и объёмной ионизацией газов в зоне дуги, благодаря которым в дуге перемещаются мощные потоки заряженных

частиц.

Процесс зажигания дуги в большинстве случаев включает три этапа: короткое замыкание электрода на заготовку, отвод электрода на расстояние 3-6 мм и возникновение устойчивого дугового разряда. Короткое замыкание (рис. 3.2, а) выполняется для разогрева торца электрода 1 и заготовки 2. Высокая плотность тока способствует оплавлению микровыступов в контакте и образованию плёнки жидкого металла. При последующем отводе электрода плёнка жидкого металла растягивается, а её сечение уменьшается, вследствие чего возрастает плотность тока и повышается температура металла. Это приводит к разрыву плёнки и испарению металла. При этом интенсивная эмиссия 3 обеспечивает ионизацию паров металла и газов 4 межэлектродного промежутка(рис. 3.2, б). По мере разогрева столба дуги и повышения кинетической энергии атомов и молекул происходит дополнительная ионизация в результате их соударения. Отдельные атомы также ионизируются в результате поглощения энергии, выделяемой при соударении других частиц. В результате дуговой промежуток становится электропроводным, и через него начинается разряд электричества. Процесс зажигания дуги заканчивается возникновением устойчивого дугового разряда (рис. 3.2, в). Этот способ зажигания дуги применяют при сварке плавящимся электродом. При сварке неплавящимся электродом возможно зажигание дуги с помощью высокочастотного электрического разряда через дуговой промежуток, обеспечивающего его первоначальную ионизацию. Для этого в сварочную цепь на короткое время подключают источник

Рис. 3.2. Схема процесса зажигания дуги

высокочастотного переменного тока высокого напряжения — осциллятор.

В установившейся сварочной дуге (см. рис. 3.2, в) различают три зоны: катодную 5, анодную 7 и столба дуги 6. Катодная зона глубиной около 10~* мм, так называемое катодное пятно, расположена на торце катода и является источником свободных электронов. К катоду устремляется поток положительных ионов, которые бомбардируют его и, отдавая свою энергию, накаляют до 2500-4000 °С.

Столб дуги, расположенный между катодной и анодной зонами, состоит из раскалённых и ионизированных частиц. Температура в этой зоне достигает 6000-7000 °С в зависимости от плотности тока при ручной дуговой сварке покрытыми электродами; при сварке же вольфрамовыми электродами в среде аргона средняя температура в центре столба достигает 15000 °С, а в гелии - 20000 °С.

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов лекций