4 Вопрос

ДУГОВАЯ СВАРКА В ЗАЩИТНОМ ГАЗЕ

Инертные газы: аргон, гелий.

Активные газы: С02, Н2, N2, пары воды.

Данный способ сварки классифицируется на :

1 ручную и механическую сварку неплавящимся электродом.

2 автоматическую и полуавтоматическую сварку плавящимся электродом.

При сварке в защитном газе электрод, зона дуги и свароч­ная ванна защищены струей защитного газа.

При сварке неплавящимся электродом электрическая дуга возбуждается между вольфрамовым или графитовым электродом и основным металлом и плавится в среде защитных газов для заполнения раздела подается присадочная проволока с постоянной скоростью.

При сварке неплавящимся электродом применяют постоянный ток прямой полярности и преимущественно инертные газы – сварка алюминиевых, магниевых сплавов.

5 Вопрос

ЭЛЕКТРОШЛАКОВАЯ СВАРКА

П ри электрошлаковой сварке основной и электродный металлы расплавляются теплотой, выделяющейся при прохождении электрического тока через шлаковую ванну. Процесс электрошлако­вой сварки (рис. 5.13) начинается с образования шлаковой ванны 3 в пространстве между кромками основного металла 6 и формиру­ющими устройствами (ползунами) 7, охлаждаемыми водой, подава­емой по трубам 1, путем расплавления флюса электрической дугой, возбуждаемой между сварочной проволокой 4 и вводной планкой 9. После накопления определенного количества жидкого шлака дуга шунтируется шлаком и гаснет, а подача проволоки и подвод тока продолжаются. При прохождении тока (750-1000 А) через расплавленный шлак, являющийся электропроводящим электролитом, в нем выделяется теплота, достаточная для поддержания высокой температуру шлака (до 2000 °С) и расплавления кромок основного металла и электродной проволоки.

Особенность: Шлаковая ванна — более распределенный источник теплоты, чем электрическая дуга. Основной металл расплавляется одновременно по всему периметру шлаковой ванны, что позволяет вести арку металла большой толщины за один проход.

Электрошлаковую сварку широко применяют в тяжелом ма­шиностроении для изготовления ковано-сварных и лито-сварных конструкций, таких, как станины и детали мощных прессов и стан­ков, коленчатые валы судовых дизелей, роторы и валы гидротурбин, котлы высокого давления и т. п. (рис. 5.14). Толщина свариваемого металла составляет 50—2000 мм.

П реимущества: Выполнение шва за один проход.

6 Вопрос

ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВАЯ СВАРКА

Электронный луч представляет собой сжатый поток элек­тронов, перемещающийся с большой скоростью от катода к аноду в сильном электрическом поле. При соударении электронного потока с твердым телом более 99 % кинетической энергии электронов пере­ходит в тепловую, расходуемую на нагрев этого тела. Температура в месте соударения может достигать 5000—6000 °С. Электронный луч образуется за счет эмиссии электронов с нагретого в вакууме 133 (10'4-г-10-5) Па катода и с помощью электростатических и электромагнитных линз 4 фокусируется на поверхности свариваемых материалов (рис. 5.15).

Т ок электронного луча невелик (от нескольких миллиампер до единиц ампер).

При перемещении заготовки под неподвижным лучом образуется сварной шов. Иногда при сварке перемещают сам луч вдоль неподвижных кромок с помощью отклоняющих систем. Отклоняющие системы используют также и для колебаний электронного луча поперек и вдоль шва, что позволяет сваривать с присадочным металом и регулировать тепловое воздействие на металл.

ПЛАЗМЕННАЯ СВАРКА

Плазменная струя, применяемая для сварки, представляет собой направленный поток частично или полностью ионизированного газа, имеющего температуру 10000—20000 °С. Плазму получают в плазменных горелках, пропуская газ через столб сжатой дуги. Дуга горит в узком канале сопла горелки, через который продувают газ. При этом столб дуги сжимается, что приводит к повышению в нем плотности энергии и температуры. Газ, проходящий через столб дуги, нагревается, ионизируется и выходит из сопла в виде высокотемпературной плазменной струи. В качестве плазмообразующих газов применяют азот, аргон, водород, гелий, воздух и их смеси. Газ выбирают в зависимости от процесса обработки и вида обрабатываемого материала.

Применяют два основных плазменных источника нагрева: плаз­менную струю, выделенную из столба косвенной дуги, и плазменную дугу, в которой дуга прямого действия совмещена с плазменной струей. Соответственно применяют две схемы плазменных горелок.

Лазерная сварка

Основные элементы лазера - это генератор накачки и активная среда. По активным средам различают твердотельные, газовые и полупроводниковые лазеры. В твердотельных лазерах (рис. 1) в качестве активной среды чаще всего применяют стержни из розового рубина - окиси алюминия А12О3 с примесью ионов хрома Сг3+ (до 0,05 %). При облучении ионы хрома переходят в другое энергетическое состояние -возбуждаются и затем отдают запасенную энергию в виде света. На торцах рубинового стержня нанесен слой отражающего вещества (например, серебра) так, что с одного конца образовано непрозрачное, а с другого - полупрозрачное зеркало. Излучение ионов хрома, отражаясь от этих зеркал, циркулирует параллельно оптической оси стержня, возбуждая новые ионы, - идет лавинообразный процесс. Происходит бурное выделение лучистой энергии, которая излучается параллельным пучком через полупрозрачное зеркало и фокусируется линзой в месте сварки. В фокусе достигается громадная концентрация энергии, позволяющая получать температуру до миллиона градусов

С хема твердотельного лазера:  1 - рубиновый стержень; 2 - генератор накачки; 3 - отражатель; 4 - непрозрачное зеркало; 5 - охлаждающая среда; 6 - источник питания; 7 - полупрозрачное зеркало; 8 - световой луч; 9 - фокусирующая линза; 10 - обрабатываемые детали