1. Візуальний огляд. Здійснюється при денному або штучному освітленні. Використання будь-яких оптичних приладів повинно бути оговорене в технічній документації.

2. Перевірку товщини. Визначають не тільки середню, але і мінімальну товщину покриття на певних ділянках. Методи вимірю- вання товщини покриття з руйнуванням деталі поділяють на хімічні (руйнування тільки покриття) та фізичні (руйнують покриття і виріб).

3. Перевірку пористості. Обробляють спеціальним розчином, який через пори реагує з металом основи і утворює видимі продукти ре- акції (найчастіше зафарбовані).

4. Блискучість контролюють візуально, або з допомогою фото- електричних приладів. Візуальний контроль застосовують тільки для попередньої оцінки.

5. Перевірку механічних властивостей. Переважно основані на сильній деформації зразка з руйнуванням покриття або основного метала. Перевіряють міцність зчеплення покриття з основним мета- лом різними методами (згинанням, поліруванням, крацеванням і т.д.).

6. Перевірку корозійної стійкості. Здійснюють якісним або кількісним методами. При якісній оцінці застосовують візуальне спо- стереження або мікродослідження при збільшенні 20>100^г. При кількісній оцінці визначають час появи першого центра та підрахо- вують число центрів корозії на одиницю площі поверхні.

Питання для самоконтролю

1. На які властивості металів та їх сплавів впливає розмір зерна?

2. Які фактори відносяться до фізичних властивостей мета- левих сплавів і металів?

3. Які фактори визначають хімічні властивості металевих сплавів і металів?

4. Які фактори відносяться до технологічних властивостей металевих сплавів і металів?

5. Які фактори визначають механічні властивості метале- вих сплавів і металів?

6. Що позначають цифри у маркуванні чавунів?

7. Як маркують призначення легованих чавунів?

8. Вуглецеву сталь звичайної якості якої групи поставки не піддають гарячій обробці.

9. Як позначають марку сталі, що пройшла додаткову переплавку?

10. Як використовують реостатну сталь?

11. Що означає проба сплавів золота для ювелірних виробів?

12. Умови транспортування та зберігання металічних порошків.

3. Металознавство та металопродукція

135

Металопродукція

Конструктор призначає марку матеріалу деталі виходячи з харак- теру її роботи у виробі, необхідної міцності та геометричної форми. Технолог, керуючись кресленням, уточнює спосіб виготовлення заго- товки в залежності від форми і розмірів деталі та технічних можливо- стей заготівельного підрозділу, передбачаючи можливо більшу еконо- мію засобів та часу на виготовлення заготовки. Вибрати заготовку- означає встановити спосіб її виготовлення, намітити припуски на об- робку кожної поверхні та вказати допуски на неточність виготовлен- ня. Задача технолога-забезпечити обробку (виготовлення) з найбіль- шою продуктивністю та найменшими відходами матеріала. До основ- них заготовок відносять відливки з чорних і кольорових металів, ковані та штамповані, з прокату, зварні та з неметалічних матері- алів. Економічну доцільність метода виготовлення заготовок орієн- товно визначають за коефіцієнтом використання матеріалу :

i = g/Q

де q — маса деталі Q — маса заготовки

Для умов серійного виробництва цей коефіцієнт становить: відливки — 0,75>0,80 поковки — 0,38>0,40 штамповки — 0,65>0,75 прокат 0,50

136

Товарознавство сировини і матеріалів

Мал. 4.1. Зміна структури при пластичному деформуванні

4. Металопродукція

137

Пластична деформація може бути холодною або гарячою. При хо- лодній деформації міцність і твердість підвищуються, пластичні влас- тивості зменшуються, а структура металу стає дрібнозернистою і ряд- ковою. З підвищенням температури пластичність зростає, а міцність та опір деформаціям зменшуються. При гарячій обробці тиском ме- талів нагрітих до темперетури більшій або рівній температурі рекри- сталізації одночасно відбуваються процеси подрібнення зерен і віднов- лення властивостей. Структура залишається дрібнозернистою.

Обробка методами пластичного деформування прогресивна, еко- номічна та високоефективна. Вона розвивається в напрямку макси- мального наближення форм і розмірів заготовок до форми і розмірів деталі, що забезпечує краще використання металу, зниження собівар- тості наступної обробки різанням і зменшує собівартість продукції. Сортамент металовиробів класифікують за ознаками: за призначенням (загального призначення та спеціальні); за видом вихідного матеріала (чавунні, алюмінієві, латунні, бронзові,титанові та інші);

за способом виготовлення (литі, ковані, штамповані, пресовані, отриманні прокочуванням або волоченням та іншими способами);

по виду покриття (оцинковані,нікельовані, хромовані, покриті полімерами та інші);

по виду поставки (термічно обробленні-відпалені, загартовані, нормалізовані, відпущені, термічно необроблені);

за видом викінчувальної обробки (шліфовані, поліровані, гал- товані, чорні);

за точністю виготовлення (грубі, нормальні, точні). До номенклатури металовиробів входять такі групи виробів: сор- товий і листовий прокат, смуги і стрічка, труби, дріт, сітки, кана- ти, ланцюги і кріпильні вироби.

До основних видів обробки пластичним деформуванням відно- сять прокочування, волочення, пресування, кування, об'ємне та ли- стове штампування.

4.1.1. Продукція прокочування

Прокочування — обробка металів тиском шляхом пропускання між валками прокатного стану які обертаються відливок (загото- вок), що пластично деформуються, зменшуються по товщині, збільшу- ються у довжину і набувають потрібної форми (мал.4.2). Вихідний

138

Частина І

Мал. 4.2. Схема прокочування

Мал. 4.3. Класифікація продукції прокатнош виробництва

4. Метслопродукц/я

139

B залежності від форми у розрізі про- кат буває сортовим, трубним і спеціаль- ним (мал.4.3). Сор- товий прокат поділя- ють на простий і фа- сонний (мал.4.4). До простого сортового проката відносять.

Квадратний ви- пускають з розміром сторони квадрата до 200мм і довжиною прутка до 10м.

Круглий. Буває гарячекатаним, ка- ліброваним та кова- ним діаметром де

матеріал для прокочування-ві дливки вагою до 25т і більше з яких виготовляють заготовки для про- кочування: — блюми, сляби, сутунки та для труб.

Блюм (блум,блумс) — квадратна заготовка з роз- міром від 350x350мм до 150x150мм яку отримують на спеціальних прокатних станах-блюмінгах і вико-

ристовують для вітробництва сортового прокату. Сляби — прямокутна заготовка з співвідношенням b:h>15 яку отримують на спеціальних прокатних станах-сля

бінгах і використовують для виробництва листового прокату. Сутунка — прямокутня заготовка товщиною h=4>22MM та шириною Ь=150..730 мм яку використовують для виробництва листового прокату. Для вироб- ництва труб використовують заготовки круглої або багатогранної форми.

Прокочування біває холодним (більш точне) та гарячим. Сорта- мент проката визначається сукупністю профілів і розмірів проката- ного метала. Профіль — форма прокатаного метала у розрізі. В залежності від розмірів сортовий прокат поділяють на:

е ж з и

Мал. 4.4 Основні види сортового прокату а-квадратний; б-круглий (пруток); в-стрічковий; г-трикутний; д-овальний,напівкруглий,сегментний; е-кутовий нерівнобокий та рівнобокий; ж-шнелерний; з-двотавровий; и-тавровий

250мм і довжиною прутка 1,5>10м. Прокат діаметром до 9мм включ- но поставляють у мотках.

Листовий поділяють на:

• листову сталь плоску та фігурну;

• алюмінієві, мідні, латунні листи;

• листи з важких і легких металів.

За товщиною листова сталь буває тонколистовою (S<4,0) та тов- столистовою (Se>4,0). Сортамент сталевого листового проката под- іляється за призначенням, видом прокату, видом покриття, тов- щині листа, схильності до витяжки, стану поставки. В залежності від товщини випускають в листах або рулонах. Основні різновиди: гарячекатана, холоднокатана,тонколистова покрівельна, двохшарова, трьохшарова гарячекатана листова та широкострічкова, декапіро- вана (на поверхню ненесений шар іншого метала), електротехнічна тонколистова, товстолистова, корозійностійка, жаростійка, жаро- міцна та інші.

140

Частина І

Товарознавство сировини і матеріалів

4. Металопродукція

141

При замовленні сталевого простого сортового проката вказу- ють його вид,основні розміри, марку сталі, стандарти та інші відомості:

Якість труб визначається точністю виготовлення, експлуатаційни- ми і механічними властивостями.

Форма, розміри труб і відхилення по діаметру та товщині стінок не повинні перевищувати встановленні стандартом відхилення. Ме- ханічні властивості основного металу труб повинні відповідати нор- мам встановленим для певної марки метала або сплаву. Труби всіх видів які працюють під тиском повинні витримувати випробуваль- ний гідростатичний тиск, а також випробування на згинання та сплющування. Труби всіх видів повинні бути рівно обрізаними, без задирів. Точність обрізання не повинна виводити труби за граничні відхилення по довжині. Зовнішня і внутрішня поверні повинні бути чистими, без тріщин, раковин та пухирів.

Крім загальних вимог до труб можуть ставитись вимоги, викликані специфікою їх використання, наприклад мікроструктура підшипнико- вих сталевих труб повинна складатись з дрібнозернистого перліта.

До спеціальних видів прокату відносять зубчасті колеса, рейки, вали та профілі з змінним розміром по довжині (періодичний про- кат). Випускають вали трьох-,чотирьох-,пяти— та семиступінчасті для електродвигунів, автомобілів, тракторів та дорожніх машин.

Виготовляють рейки залізничні, трамвайні, кранові, для метро- політену та інші. В залежності від основних характеристик рейки

142

Частина І

Труби з кольорових металів та їх сплавів відрізняються від ста- левих меншим діаметром і більш високою корозійною стійкістю. Виготовляють їх методами прокатки, волочення та пресування.

поділяються на типи. Тип рейки відображається у цифровій частині маркування. Наприклад:

Рельс КР100 ГОСТ4121-76 де КР-крановий

100-номінальна ширина головки, мм

До продукції подальшої переробки прокату відносять листовий прокат з покриттям та гнуті профілі.

Листовий прокат з покриттям включає сталь тонколистову оцин- ковану, освинцовану, хромовану, лаковану, покриту пластмасою, жерсть консервну і т.д. Сортність листового прокату з покриттям визначається станом поверхні, наявністю дефектів покриття та інши- ми показниками. При замовленні такого прокату вказують його при- значення, товщину покриття, сорт, розмір листів.

Гнуті профілі являють собою прокат виготовляємий холодним профілюванням листів або стрічок на роликових станах. їх випус- кають відкритого, напівзакритого та закритого типів, а також з наповнювачем (мал.4.5). Порівняно з гарячекатаним вони мають меншу товщину стінки, складну форму і високу точність. При одна- ковій міцності вони на 25>30% легше гарячекатаних.

4.1.2. Продукція волочення

Процес полягає у протягуванні заготовки через отвір розмір якого менший за розмір заготовки (мал.4.6). Вихідні заготовки катані або пресовані прутки та труби з сталі, кольорових металів і сплавів. Продукція-дріт d=0,002..5,Омм,тонкостінні труби діаметром до 200 мм, фасонні профілі як звичайної точності, так і калібровані. Про- дукція відзначається високою точністю розмірів та високою якістю поверхні. За рахунок обробки у холодному стані відбувається накле- пування. Для відновлення пластичності проводять проміжне відпа- лювання. Маркування отриманої продукції не має особливостей: Проволока 0,35-45 ГОСТ ... .

4. Металопродукція

143

Мал. 4.6. Схема волочення

4.1.3. Продукція пресування

Процес полягає у видавлюванні металу з замкнутого об'єму через отвір певного профіля (мал.4.7). Профіль виробу відповідає профілю отвору. Вихідні заіотовки-відливки або прокат. Пресують чорні та ко- льорові метали. Чорні пресують у гарячому стані, а кольорові-у гарячо- му або холодному. Продукція-прутки d=3..250мм, труби Е>=20>400мм з товщиною стінки 1,5>15мм та різноманітні профілі розміром до 200мм. Пресуванням обробляють матеріали яві через низьку пластичність іншими видами обробки тиском деформувати неможливо, або складно.

Мал. 4.7 Схема пресування

Виготовляють профілі складних форм які неможливо отримати іншими видами обробки тиском. Точність пресованих профілів вища ніж у отриманих прокочуванням.

4.1.4. Продукція кування

Основні операції у ковальско-штамповочному виробництві поділя- ють на групи:

• заготівельні;

• власне кування або штампування;

• завершуючи та викінчувальні.

144

Частимо /

До заготівельних операцій відносять підготовку зливків або пруткового матеріалу, поділ на штучні заготовки.

До ковочних або штамповочних операцій відносять всі операції, що змінюють форму заготовок.

До завершуючих та викінчу- вальних відносять правку, каліб- ровку та очистку від окалини.

Кування—процес гарячого пла- стичного деформування метала бой- ками молота (динамічно),або преса

(статичним зусиллям) з допомогою універсального інструменту. Ку- вання буває ручним і машинним. Ручне кування використовують для виготовлення невеликих заготовок (до 150кг) в ремонтних майстер- нях. Ковані заготовки називають поковками. Кування застосовують для виготовлення поковок масою до 350т в умовах одиничного або дрібносерійного виробництва. Вони дешеві, але дуже грубо наближа- ються до форми готової деталі, що вимагає великих затрат на наступ- ну механічну обродку (мал 4.8). Устатнування — молоти та преси.

Молоти характеризуються масою падаючих частин (50>8000кг),частотою ударів (31>225 за хвилину) та їх швидкістю (7>8м/с). Преси характеризуються зусиллям (<20000т) та малою швидкістю деформації (2>3м/хв). Через те що напрям деформації заготовки не обмежений таку обробку часто називають вільним ку- ванням. Для підвищення точності поковок інколи використовують фасонний підкладний інструмент (підкладні штампи).Поковки кла- сифікують за формою у розрізі:

1. група—циліндричні суцільні гладкі та з уступами;

2. група—прямокутні гладкі та з уступами;

Товарознавство сировини і матеріалів

бойок

заготовка

ковадло

Мал. 4.8. Схема кування

VII група—деталі з криволінійною віссю.

4.1.5. Продукція штампування

Являє собою процес отримання заготовок динамічним зусиллям в холодному або гарячому стані в спеціальних формах-штампах (мал.4.9). Штамповані заготовки утворюються за рахунок запов-

4. Металопродукція

145

нення матеріалом робочої зони штампа й набувають високої точ- ності розмірів та якості по- верхні.

Звичайно штампують до 300кг, інколи до 5000кг. Про- дуктивність у 50.. 100 разів вища за кування, але високі зат- рати на виготовлення штампів зумовлюють його використання у масовому виробництві та близьких до нього за програмою

випуску. Устаткування: штамповочні молоти та горизонтально-ку- вальні машини.

Штамповки класифікують за ознаками:

по точності виготовлення поділяють на класи точності ТІ ,Т2>Т5 які залежать від вида устаткування

по групі сталі за вмістом вуглецю та легуючих елементів МІ - < 0,35% С- < 2%легуючих М2 - 0,35 >0,65% С-2 > 5% легуючих МЗ - > 0,65% С- > 5% легуючих — за ступенем складності:С1.С2.СЗ-С4

Холодне об'ємне штампування дозволяє виготовляти високоточні заготовки з високою якістю поверхні та майже повністю виключити наступну обробку різанням.

Листове штампування являє собою процес отримання об'ємних деталей з лист а або рулонного матеріала (мал.4.10).Буває холодним та гарячим. Гаряче застосовують для товстолистових (S>6.0) та низькопластичних матеріалів. Товщина штампуємого матеріалу

<10.0. Відзначається дуже високою про- дуктивністю й точністю. Легко піддаєть- ся автоматизації. Устаткування-криво- шипні або гідравлічні преси.

Штампування великогабаритних де- талей з сталі або високоміцних сплавів потребує використання потужних і доро- гих пресів, складної та дорогої оснастки.

Мал. 4.10. Схема листового Враховуючи малу потребу в таких дета- штампування _лях звичайна штамповка економічно

заготовка

вироб

матриця

Зрезарцев М.П., Зрезарцев б.ЛІ.

заготовка

зовнішній контур заготовки

Мал. 4.9. Схема об'ємного штампування

пуансон

146

Частина J

Притискувач

Заготовка Матриця

збиткова. Для виготовлен- ня таких деталей створені спеціальні методи безпресо- вого штампування, які ви- користовують в якості де- формуючого засобу дуже по- тужні енергетичні імпульси. Найбільш поширенні такі:

Штампування вибухом. Виготовляють деталі нео- бмежених розмірів з товсто-

листового матеріалу (мал.4.11). Для умов одиничного виробництва матрицю можливо виготовити з чавуну, бетону, дерева, картону або льоду. Штампування здійснюється у воді або у повітрі. При штам- пуванні вибухом у воді тиск ударної хвилі значно більший ніж при штапмувані у повітрі.

Електрогідравлічне штампування схоже на штампування вибу- хом, але ударну хвилю створює потужний електричний розряд у воді. Ударну хвилю можливо сфокусувати і направити в потрібне місце. Потрібну енергію накопичують у батареях конденсаторів.

Електромагнітне (магнітно-імпульсне) штампування основане на створенні потужного імпульсного магнітного поля, яке створює у заготовці вихровий струм. Взаємодія магнітного поля з струмом у заготовці створює безпосередні механічні сили які здійснюють де- формування.

Товарознавство сировини і матеріалів

Вибухова речовина

Мал. 4.11. Схема штампування

4.1.6. Упакування, транспортування та зберігання металопродукції

Прокат поставляють партіями які супроводжуються документа- ми і сертифікатом якості. Документи містять відомості про наймену- вання виробника та продукції, номер замовлення , плавки і партії, розміри, марку та хімічний склад, номер стандарту, штамп ВТК і дату випуску. Маркування наносять на продукцію (якщо вона не підлягає упакуванню) або на ярлик. Сортовий і фасонний прокат, калібровану сталь та гнуті профілі з розміром до 50мм ув'язують у пакети, а тонколистову сталь (до4мм) та стрічку-у бухти або пачки. Для обв'язки використовують металеву стрічку шириною до 7мм.

4. Металопродукція

147

Частина І

4. Металопродукція

149

вання. їх зберігають в штабелях, на піддонах або стелажах на зак- ритих опалюваних складах. Дріт з кольорових металів зберігають у бухтах та котушках на стелажах. Без консервації допускається збе- рігати прокат з важких кольорових металів (мідь, свинець, цинк і його сплави) у заводській упаковці.

Основну масу прокату перевозять на залізничних платформах або у напіввагонах, а дрібносортовий прокат, кольорові метали, ле- говані та інструментальні сталі-у критих вагонах. Перевозять всіма видами транспорту у відповідності з правилами перевозки, дотриму- ючись умов вантаження і кріплення вантажів.

4.2. Продукція ливарного виробництва

У сучасному ливарному виробництві існує багато варіантів виго- товлення литих заготовок (відливок) кожний з яких має своє при- значення та область застосування. Всі способи виготовлення поділя- ють на групи:

• Лиття у разові форми (пісчано-глинисті, оболонкові, по вип- лавляємих моделях, по розчинюваних моделях і т.д);

• Лиття у постійні форми (цетробіжне, під тиском, у металеву форму-кокіль, рідким штампуванням і т.д)

Технологічний процес виготовлення відливок складається з та- ких основних операцій:

• виготовлення моделі відливки;

• приготування формовочних сумішей;

• виготовлення ливарних форм;

• отримання рідкого металу;

• заливка рідкого металу у форму та його охолодження;

• видобування відливки з форми.

Хімічний склад ливарних сплавів повинен забезпечувати відлив- кам задані фізичні та механічні властивості. Сплави повинні мати хо- роші ливарні властивості які характеризуються такими факторами:

• температура плавлення (залежить від хімічного складу);

• рідкотекучість-здатність розплавленого метала повністю за- повнювати порожнини ливарної форми і чітко відтворювати конту- ри відливки;

• усадка-здатність відливок зменшувати лінійні розміри та об'єм при охолодженні (залежить від хімічного складу сплаву та техно-

150

Частина І

Товарознавство сировини і матеріалів

логії його виплавки);

• ліквапія-неоднорідність структури й хімічного складу в різних частинах відливки;

• схильність до поглинання газів-здатність ливарних сплавів у рідкому стані поглинати або розчиняти гази (0₂, N₂, Н₂).

Для виготовлення відливок використовують чавуни марок СЧ, ВЧ та КЧ, вуглецеві та леговані сталі (всі ливарні сталі додатково маркують літерою JI після позначення її марки ), бронзи, ливарні, алюмінієві та цинкові сплави та інші матеріали.

4.2.1. Лиття у разові форми

Мал. 4.12. Виготовлення ливарної форми

а— деталь; б— модель; в — вставка (стержень) г — формовка напівмоделі; д — формовка моделі; е — ливарна форма

4. Металопродукція

151

підмодельну плиту вкладають напівмодель, встановлюють опоку (рам- ку), засипають формовичною сумішю і ущільнюють (мал.4.12). За- формовану опоку перевертають, вкладають другу напівмодель, вста- новлюють другу опоку, засипають формовичною сумішю і ущільню- ють. Далі роз'єднують заформовані опоки, виймають напівмоделі та встановлюють стержень (вставку). У опоці, яка буде верхньою вико- нують ливарну систему через яку у ливарну форму попаде метал та роблять випори для відвода водяної пари і газів.

Для виготовлення відливок по виплавляємих моделях спочатку по еталону деталі 1 роблять пресформу 2 з допомогою якої виготов- ляють з воскопарафінової суміші точні копії (моделі) деталі 3. їх збирають у блоки 4 з загальною ливарною системою (шишки). На блоках (мал 4.13) формують тонку керамічну оболонку 5 шляхом кількаразового занурення у суспензію з рідкого скла й кварцевого

Мал. 4.13. Схема процеса виготовлення відливок по виплавляємих моделях

152

Частина І

піску та проміжною сушкою. Після остаточної сушки оболонки мо- делі виплавляють і заливають рідкий метал. Заготовки відзначають- ся високою точністю розмірів та якістю поверхонь.

Лиття в оболонкові форми використовують для виготовлення точних заготовок (до 150 кг) з чистою поверхнею. Для виготовлен- ня оболонки використовують суміш кварцевого піску з термореак- тивною смолою — фенол формальдегід, фуран або карбонід. Метод дуже продуктивний і піддається автоматизації.

4.2.2. Лиття у постійні форми

Постійні форми виготовляють з металу. Відливки підвищенної точності, з мінімальним припуском на механічну обробку, складної конфігурації.

Лиття в кокіль (металеву форму) дозволяє виготовляти деталі досить складної форми з різноманітних матеріалів. Кокілі виготов- ляють з сталі або чавуну. Вони витримують від 300...500 заливок сталі вагою до 150 кг або до 300 000 заливок алюмінію. Для змен- шення швидкості охолодження і продовження експлуатації на внут- рішню поверхню кокіля наносять вогнотривке покриття.

Центробіжне лиття використовують для виготовлення труб, кілець, бандажів і т.п. Під дією відцентрових сил заливаємий метал притискається до стінок металевої форми що обертається, утворючи циліндричний внутрішній простір. Ливарні машини бувають з гори- зонтальною або вертикальною віссю обертання.

Лиття під тиском — найбільш продуктивний спосіб виготовлен- ня відносно невеликих відливок високої точності з кольорових сплавів. Легко піддається автоматизації.

Встановлено 22 класи точності відливок (1,2,3,3T,4...16). Клас точності встановлює конструктор в залежності від призначення де- талі, типу металу, способа лиття та типу виробництва. Меньші зна- чення класів призначають на прості відливки виготовляємі у масо- вому — серійному виробництві, а більші — на складні, дрібносерій- но виготовляємі деталі.

Відливки з конструкційної нелегованої сталі поділяють на:

Група І — відливка звичайного призначення для яких механічні випробування не обов'язкові;

4. Металопродукція

153

Група II — відповідальні відливки для деталей що працюють при статичних навантаженнях. Для них визначають межу текучісті та величину деформації %;

Група III — особливо відповідальні відливки для деталей що працюють при динамічних та знакозмінних навантаженнях. Для них крім межі текучості та деформації(%) визначають ударну в'язкість.

Відливки з конструкційної вуглецевої сталі маркують :

Сталь 25JI — І ГОСТ ....

Питання до самоконтролю

1. За яким показником орієнтовно визначають економічну доцільність використання метода виготовлення заготовок?

2. Які групи виробів входять до номенклатури металовиробів?

3. Умови зберігання металопрокату.

4. Що позначають групи відливок з конструкцією нелегованої сталі?

154

Частина І

Зварювання-технологічний процес утворення нероз'ємних з'єднань матеріалів шляхом створення атомно-молекулярних зв'язків між еле- ментарними частинами поєднуваних деталей при їх місцевому або загальному нагріванні, або пластичному деформуванні або одночас- ною дією того та іншого. Зварюють одно- та різнорідні метали та їх сплави, метали з деякими неметалічними матеріалами (кераміка, графіт, скло) та пластмаси. Сутність процесу зварювання полягає у створенні міцних зв'язків між атомами або молекулами на з'єднува- них поверхнях заготовок. Для цього необхідно очистити зварювані поверхні від бруду, окислів, органічних плівок та плівок адсорбова- них газів. В залежності від стану матеріалу при утворенні зварного з'єднання всі способи зварювання поділяють на зварювання у рідко- му та твердому стані, тобто на зварювання плавленням і зварюван- ня тиском (пластичним деформуванням). При зварюванні тиском з'єднання деталей відбувається за рахунок доведення матеріалу до пластичного стану з обов'язковим прикладанням зовнішнього зу- силля, яке забезпечує тісне торкання.

При зварюванні плавленням з'єднання деталей відбувається за рахунок місцевого розплавлення без докладання зовнішнього зусил- ля. Розплавлений метал створює спільну ванну в якій руйнуються плівки, а атоми зближуються на відстань створення зв'язків.

155

5.1. Електрозварювання

Джерело тепла при дуговому електрозварюванні-електрична дуга між електродом і заготовкою. Електрична зварювальна дуга —по- тужний електричний розряд в сильно іонізованому середовищі. Іон- ізація відбувається при запалюванні дуги і підтримується в процесі її горіння. Запалювання дуги починається з короткого замикання електрода з виробом. Метал в місці контакту розплавляється і ство- рює рідку перемичку. При відведені електрода перемичка розтя- гується, перегрівається і утворює стовп іонізованих газів, який про- водить електричний струм. Температура стовпа дуги залежить від матеріалу електрода та складу іонізованих газів.

Електрозварювання здійснюється способами:

Спосіб М.М.Бенардоса (мал.5.1).Використовують електрод що не плавиться (вугільний, вольфрамовий, графітовий). Застосовують, пе- реважно, постійний струм. Якщо на електрод подають(-),то таке зварювання вважають в прямій полярності, а якщо (+)-у зворотній. Присадний матеріал плавиться теплом дуги і заповнює спільну ван- ну змішуючись з основним металом.

Спосіб М.Г.Славянова (мал.5.2).Використовують металевий елек- трод що плавиться. Застосовують постійний або змінний струм. Ме- талевий електрод являється одночасно і присадним матеріалом. При зварюванні постійним струмом дуга горить стабільно, а при зварю- ванні змінним-постійно переривається. Для забезпечення стійкого горіння дуги потрібно щоб струм і напруга були в певній залежності між собою. Це забезпечується вольтамперними характеристиками

джерел живлення.

Мал. 5.1. Схема зварювання способом Бенардоса

Голі електроди не забезпечують стабіль- ності горіння дуги і не захищають розп- лавленний метал від дії атмосфери. Елек- троди повинні забез- печувати хороше формування зварю- вального шва, отри- мання зварного шва

156

Частина І

Товарознавство сировини і матеріалів

Мал. 5.2. Схема зварюван- ня способом Славянова

5. Продукція зварювального виробництва

1 157

За призначенням металеві електроди поділяються на групи:

• для зварювання конструкційної і легованої сталі;

• для зварювання чавуну;

• для зварювання кольорових металів і сплавів;

• для наварювання.

Електроди для зварювання конструкційної сталі класифікують за механічними характеристиками метала шва зварного з'єднання (15 типів).їх маркують літерою «9» і і двома-трьома цифрами гарантова- ної межі міцності метала шва при розтягуванні (кг/мм²). Металевий стержень і покриття разом створюють відповідний ТИП електрода.До одного типу електрода можуть відноситись одна або декілька марок електродів. Склад електродного покриття встановлюють у відповідності з хімічним складом металів електрода та вироба. За покриттям елект- родам встановлюють МАРКУ (промислове позначення): УОНИ-13,ОММ- 5,ЦМ-7,АНО-6 тощо. Літери позначають основні складові покриття:

• рудно-кисле (Mn0,Si0₂, FeO)-OMM-5,U,M-7 (типА);

• фтористо-кальцієве (СаЕ₂,СаСо₃,)-УОНИ-13,ЦЛ-18 (тип Б);

• рутилове (ТЮ₂)-ЦМ-9,03С-3,03С-4 (тип Р);

• органічне (крохмаль,целюлоза)-ОМА-2,ОЗЛ-3 (типЦ)

Маркування електродів для зварювання конструкційної сталі

складається з позначення марки електрода, його типа, діаметра дроту, типа покриття та стандарту, наприклад:

346А-УОНІІ-13/45-3,0УД2 _rQCT Е432(5)-БІ0

346 — тип електрода;

А — підвищені пластичні властивості метала шва;

УОНИ-13/45 — марка електрода;

3,0 — діаметр електрода,мм;

У — для зварювання вуглецевої і низьколегованої сталі;

Д2 — з товстим покриттям другої групи;

432(5) — група індексів, що характеризують наплавлений метал і метал шва, а саме:

43 — індекс опору при розтягуванні;

2 — індекс видовження;

5 — індекс ударної в'язкості;

Б — тип покриття (основне);

1 — для зварювання у всіх просторових положеннях;

0 — на постійному струмі зворотньої полярності.

158

Частина І

Електроди для зварювання високолегованої сталі з особливими властивостями регламентують такі характеристики наплавленого ме- тала:хімічний склад, механічні властивості, вміст ферітної фази та стійкість проти міжкристалітної корозії. їх виготовляють тільки з фтористо-кальцієвим покриттям (тип Б).

Електроди для зварювання чавунів являють собою чавунні прут- ки 4,0; 6,0; 8>10; 12>16мм марок А,Б,Н4-1,Б4 тощо.

Електроди для зварювання кольорових металів і сплавів відзна- чаються дуже широкою номенклатурою марок і розмірів. Наприк- лад, для зварювання алюмінія та його сплавів випускають електро- ди 14 марок (Св-АмГб; Св-АК5; Св-А97; Св-АМц тощо) діаметрів 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 1,8; 2,0; 2,2; 2,5; 2,8; 3,0; 3,5; 4,0; 4,5; 5,0; 6,0; 7,0; 8,0; 9,0; 10,0; 12,0мм.

До основних видів електрозварювання відносять:

Ручне дугове зварювання.

Воно зручне при виконанні коротких та криволінійних швів при будь-якому положенні у просторі, у важкодоступних місцях а також при монтажних роботах. Виконується зварочними електродами які вручну подають в дугу і переміщують вздовж заготовки (мал 5.3). Дріт електрода плавиться і стікає у зварювальну ванну. Разом з ним плавиться покриття створюючи газову захисну атмосферу навколо дуги і рідке покриття на поверхні розплавленого метала. При пере- міщенні дуги зварювальна ванна охолоджується і перетворюється у зварний шов. Рідкий шлак після охолодження утворює тверду шко- ринку. Головний параметр режиму зварювання-зварювальний струм який залежить від діаметра і типа метала електрода.

Мал. 5.3 Схема ручного дугового зварювання металевим електродом

1-стержень; 2-обмазка; 3-основний метал; 4-крапля електродного матеріалу; 5-зварювальна ванна; 6-краплі шлаку; 7-рідкий шлак; 8-газова захисна атмосфера; 9-шлакова шкоринка;10-зварний шов.

5. Продукція зварювального виробництва

1 159

Зрезарцев М.П., Зрезарцев 6.ЛІ.

Мал. 5.4. Схема дугового зварювання під флюсом

1 — механізм подачі дроту; 2 — зварювальний дріт; З — рідкий шлак; 4 — флюс; 5 — шлакова шкоринка; 6 — зварний шов; 7 — основний метал; 8 — зварювальна ванна; 9 — дуга

Дугове зварювання під флюсом.

Використовують електродний дріт без покриття і флюс для захисту дуги і зварю- вальної ванни від зовнішнього впливу (мал. 5.4). Флюс-зерноподібний продукт з розмі- ром зерен 1>3мм який виробляють за схе- мою виробництва електродного покриття. Флюс ізолює зварювальну ванну від атмо- сферного впливу, забезпечує стійке горіння дуги, формує поверхню шва та забезпечує досягнення заданих властивостей і хімічно- го складу наплав-

Мал. 5.5. Схема електрошлакового зварювання

1 — зварний електрод;

2. — основний метал;

3. — водоохолоджуємі

кристалізатори; 4 — розплавлений шлак; 5 — краплі електродного метала; 6 — зварювальна ванна; 7 — зварний шов

160

Частина І

Товарознавство сировини і матеріалів

Мал. 5.6. Схема

зварювання у захисних газах

1 — електрод; 2 — корпус пальника; З — атмосфера захисного газу; 4 — дуга; 5 — зварний шов; 6 — основний метал

5. Продукція зварювального виробництва

1 161

Зрезарцев М.П., Зрезарцев 6.ЛІ.

матеріала. Теплова потужність струменя плаз- ми обмежена і тому її використовують для зва- рювання або розрізання тонких металевих листів та не електропровідних матеріалів, а також для напилення тугоплавких матеріалів на поверх- ню виробу. Можливе зварювання матеріалів тов- щиною 0,025>10,0мм без використання присад- них матеріалів. Підвищуючи силу струму і по- дачу газу отримують проникаючу плазмову дугу яка наскрізь проплавить і видує розплавлений метал (процес різання).

5.2. Газозварювання та газорізання

Мал.5.7 Схема плазмового пальника

1 — вольфрамовий електрод; 2 — керамічна прокладка; З — корпус; 4 — сопло; 5 — вольтова дуга; 6 — струмінь плазми

162

Частина І