УП ФОИЭС (841336), страница 29
Текст из файла (страница 29)
Назовите основные стадии формирования электронного пучка.2. Назовите основные элементы электронной пушки и их назначение.1213. Какова примерно сила тока электронного пучка при электронно-лучевой сварке?4. Что входит в основные параметры режима электронно-лучевой сварки?5. Назовите значения давлений в камере при электронно-лучевой сварке.6.
Каково приблизительно значение плотности мощности электронного пучка,обеспечивающего «кинжальное» проплавление?7. В чем состоят физические особенности эффективного процесса электроннолучевой сварки. Каковы значения эффективного КПД?8. Что такое полихроматический свет?9. Что можно предпринять для повышения плотности мощности при фокусировке полихроматического света, используемого для сварки или пайки?10. Что такое когерентное излучение?11. В чем отличие спонтанного излучения от индуцированного (вынужденного)?12.
Из каких основных элементов состоит лазер?13. В чем отличие твердотельного лазера от газоразрядного?14. Для чего используют СО2 – лазере дополнительно азот и гелий?15. С какой целью применяют СО2-лазеры с поперечной прокачкой?16. В чем суть электрошлаковой сварки?122Глава 4. ПРЕССОВЫЕ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВАРОЧНЫЕ ПРОЦЕССЫДля прессовых (П) и механических (М) процессов характерно обязательноеприложение давления в месте сварки. Источник энергии при этом может быть каквнешним (газопрессовая, печная сварка), так и внутренним (контактная, индукционная сварка).4.1. Прессовые сварочные процессы4.1.1.
Способы термопрессовой сваркиТермопрессовая сварка осуществляется нагревом с приложением сопутствующего или последующего давления либо при их сочетании. В большинстве прессовыхпроцессов используют последующее давление, обеспечивающее осадку соединения.Значительная часть прессовых сварочных процессов может быть реализованас теми же источниками нагрева, что и термические сварочные процессы. Исключениесоставляет контактная сварка, где давление обязательным фактором образованияконтакта для генерации теплоты.К наиболее распространенным способам термопрессовой сварки следует отнести контактную: контактную сварку со всеми ее разновидностями: газопрессовую, дугопрессовую; сварку в тлеющем разряде с давлением; индукционно-прессовые способы сварки; диффузионную сварку; различные способы кузнечной сварки — самогопервого сварочного процесса, осуществленного человеком и до сих пор применяющегося в различных модификациях (сварка на кузнечно-прессовом оборудовании,сварка прокаткой, сварка волочением).Схема классификации способов контактной сварки (наиболее обширной группытермопрессовых сварочных процессов)приведена на рис.
4.1. Кроме основныхпараметров — температуры нагрева Т идавления р — характер термопрессовыхсварочных процессов в значительноймере определяется временем сварки t.Если в обычных термопрессовых сварочных процессах время сварки составляетединицы и десятки секунд, то в диффузионных оно может составлять несколько десятков минут. Поскольку диффузионный сварочный процесс можнообеспечить, используя различные источники нагрева, целесообразно не выделять диффузионную сварку как отдельный метод, а считать ее способомРис.
4.1. Классификация способов контактной сваркии классифицировать по видам нагрева и защитной среды согласно схеме, приведенной на рис. 4.2.123Контактная сварка. Этот процесс применяют только для сварки металлов, где основным источником энергии служит джоулева теплота, выделяемая электрическимтоком в зоне контакта соединяемых деталей, электрическое сопротивление которойвыше сопротивления основного металла. Некоторое количество теплоты при контактной сварке может выделяться и в объеме свариваемых деталей вследствиеработы электрического тока, которую он совершает при прохождениичерез внутренний объем деталей,имеющих некоторое электрическоесопротивление.Для процессов «токовой пайки» и поверхностной сварки по методу Игнатьева выделение джоулевой теплоты в объеме деталей является доминирующим фактором, авыделение теплоты в контактеэлектрод — деталь незначительно.Давление при контактной сваркеслужит как для формирования устойчивого электрического контактас определенными характеристиками, так и для последующего деРис.
4.2. Классификация способов диффузионнойформирования (проковки) зонысваркисварочного соединения с целью улучшения структуры сварного шва и уменьшениясварочных деформаций и напряжений. Количество энергии, затрачиваемое на создание давления при контактной сварке, обычно невелико и составляет всего несколькопроцентов от общей вводимой энергии.Общее количество теплоты Q, выделяемое в электрическом контакте, в соответствии с законом Джоуля—Ленца определяется какQ = I 2 Rt ,где I — ток, проходящий через контакт; R — контактное сопротивление; t — времяпрохождения тока через контакт.Для реальных металлов значение R обычно мало (10…200 мкОм), время t такженельзя выбирать большим ввиду возможности газонасыщения металла при сварке(обычно t < 1 с). В результате для выделения достаточного количества энергии приконтактной сварке необходимо применение значительных токов I, что в основном иопределяет специфику оборудования для контактной сварки.
Эта специфика состоитв том, что контактная сварочная машина при непосредственном питании от сетидолжна кратковременно потреблять значительную мощность, (20…500 кВ⋅А). Этокрайне невыгодно с энергетической точки зрения и для процессов контактной сваркив ряде случаев стараются применять системы электропитания с накоплением энергии (в конденсаторах, аккумуляторах, вращающихся маховиках). Такое сварочноеоборудование равномернее загружает питающую сеть, имеет меньшую среднюю установочную мощность, но обычно дороже и сложнее в эксплуатации.124При контактной сварке принципиально возможно вести процесс в двух вариантах: 1) с нагревом металла до высокопластичного состояния без плавления; 2) сплавлением металла в зоне сварки и образованием литой структуры (литого ядра).Оба эти процесса находят промышленное применение, однако сварка с плавлением энергетически выгоднее, так как сопротивление переходного контакта в этомслучае обычно больше и требуются меньшие сварочные токи.
Кроме того, образование литого ядра — известная гарантия получения качественного сварного соединения, так как ядро может быть значительно более просто проконтролировано, чем зона деформации при сварке без плавления.Сварка токами высокой частоты. Этот способ сварки давлением, при которомкромки деталей нагреваются током высокой частоты (2,5…450 кГц) до температурыоплавления. В основе эффекта нагрева при высокочастотной сварке металлов лежитзакон электромагнитной индукции.
В массе материала, имеющего электронную проводимость (металл, графит), в переменном магнитном поле наводится ЭДС, изменяющаяся с той же частотой, что и внешнее магнитное поле. В результате появляются индукционные токи (вихревые токи, или токи Фуко), которые и вызывают его нагрев.Идея высокочастотного нагрева металла в технологических целях, в частностипри сварке, по существу сводится к задаче концентрации магнитного поля в маломобъеме материала и, как следствие, к повышению плотности индуцируемых токов вместе желаемого нагрева.Нагрев свариваемых поверхностей при высокочастотной сварке обеспечиваетсяза счет использования основных эффектов, связанных с прохождением тока высокойчастоты по металлическим проводникам - поверхностного эффекта и эффекта близости. Кроме того, при использовании тока высокой частоты возможна бесконтактнаяпередача энергии в зону сварки даже сравнительно тонкостенных деталей в результате наведения в свариваемых кромках вихревых токов при помощи индукторов.Достоинства высокочастотного нагрева легли в основу нескольких разновидностей процессов сварки и пайки, применяемых в промышленности.При высокочастотной сварке металлов процесс может вестись как плавлениемсоединяемых кромок с образованием сварочной ванны, так и давлением, в результате применения которого возникают пластические деформации.Относительная сложность и энергоемкость оборудования для высокочастотнойсварки делают ее наиболее приемлемой для сварки в условиях непрерывного производства (сварка продольных швов труб, замкнутых профилей и изделий аналогичнойформы, биметаллических лент), где необходимо обеспечить большую скорость сварки (10…120 м/мин).
Сварочное оборудование обычно представляет собой лимитирующее звено в общей достаточно сложной и дорогой цепи технологического оборудования.Нагрев токами высокой частоты применяют и для сварки пластмасс. Частотаиспользуемого в этом случае тока значительно выше — до 40 МГц, причем свариватьможно лишь пластмассы с относительно большим тангенсом угла диэлектрическихпотерь (tg δ ) — полиметил-метакрилат, поливинилхлорид и т.
д.1254.1.2. Кузнечная сваркаКузнечная сварка возникла в ходе освоения человечеством формообразованиянагретого металла при кузнечной обработке. Для осуществления кузнечной сваркиметалл сначала нагревают (чаще всего в печи) до «сварочного жара». Применительно к стали эта температура составляет 1500…1600 К. Затем соединяемые деталиподвергают совместной проковке и в ходе нее вследствие пластической деформацииобразуется сварное соединение. Основным достоинством кузнечной сварки следуетсчитать, получение сварного соединения со значительной степенью деформации металла шва, что повышает его механические характеристики и приближает их к свойствам основного металла.Развитие технологии и оборудования кузнечно-прессового производства привело к возникновению нескольких разновидностей кузнечной сварки, которые нашлиприменение в промышленности:1) собственно кузнечная сварка, когда для осуществления процесса используюткузнечные молоты и гидравлические прессы;2) сварка прокаткой в результате совместной деформации деталей (чаще всеголистов) при их прокатке.
Этот процесс применяется при изготовлении различных биметаллических заготовок, листовых теплообменников и т. д;3) сварка волочением, когда детали подвергают деформированию при их протягивании через специальную фильеру (волоку). Такая технология используется приизготовлении различных биметаллических проволок, трубок, лент.С энергетической точки зрения процессы кузнечной сварки достаточно выгодны- не требуют высококонцентрированных источников энергии, но для их осуществления, как правило, необходимо сложное и металлоемкое кузнечно-прессовое оборудование.4.2. Механические процессыМеханические сварочные процессы обычно протекают без введения тепловойэнергии извне, хотя при механическом воздействии в ряде случаев возможно частичное преобразование механической энергии в зоне соединения в тепловую.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
