Техника рдс.

1. Манипуляция электрода.

2. Заполнение разделки.

3. Сварка швов различной длинны.

• Короткий, 0 – 300 мм, весь электрод. Варится в один проход.

• Средние, обычно бывают на 2, 3 участка.

Если диаметр патрубка меньше 200 мм варят впрямую за один проход.

Если диаметр больше 200 мм – обратноступенчатым.

• Длинный – больше 1000 мм.

Заполнение разделки технологическими приёмами.

Для уменьшения скорости охлаждения и снижение вероятности появления закалочных структур.

Сварка горкой.

Каскадом.

Блоком.

№16

ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ РЕЖИМА НА ФОРМУ СВАРНОГО ШВА. РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ РДС

Режим сварки – это совокупность ряда параметров сварочного процесса обеспечивающих устойчивое горение дуги и получение сварочных швов заданного размера и качества.

Параметры РДС разделяются на: основные и дополнительные.

Основные параметры:

1. Величина тока, А.

2. Род тока – переменный и постоянный

3. Полярность – прямая и обратная

4. Диаметр электрода, мм

5. Напряжение на дуге, В

6. Скорость сварки, м/час

7. Величина поперечных колебаний электрода, мм

Дополнительные параметры:

1. Величина вылета электрода, мм

2. Состав и толщина покрытия

3. Начальная температура основного металла

4. Положение электрода в пространстве

5. Наклон электрода вдоль шва (положение изделия)

6. Длина дуги

Диаметр электрода.

Диаметр электрода зависит от толщины основного металла, марки стали, формы разделки, положения шва и вида соединения.

Выбор диаметра электрода от толщины металла.

S, мм	1,5	2	3	4-5	6-8	9-12	13-15
d,мм	1,6	2	2,3	3,4,5	3,4,5	3-4,5	3,4,5

При S>5 необходима разделка кромок, поэтому dэ=3 используется при наложении первого корневого шва, остальные для заполнения разделки. При сварке нержавеющей стали dэ должен быть не больше 3мм. Потолочные швы выполняются dэ не более 3-4мм.

Род тока.

Переменный ток более дешев, но сварка менее стабильна и вероятность появления дефектов больше. Поэтому род тока выбирается в зависимости от ответственности конструкции, от наличия материалов.

Полярность тока.

Выбор полярности зависит от вида покрытия и вида свариваемого металла, его толщины, так как полярность влияет на геометрию шва.

При обратной полярности выделяется большее количество теплоты на электроде, чем на изделии. Поэтому при сварке покрытыми электродами лучше применять её. Прямую полярность применяют при сварке неплавящимся электродом.

Величина сварочного тока.

Определяется по формуле: Iсв=Fэл^.

Вид покрытия	Диаметр электрода
	3	4	5	6
Кислое рутиловое	14-20	11,5 – 16	10 – 13,5	2,5 – 12,5
Основное	13 – 18,5	10 – 14,5	9 – 12,5	8,5 – 12

I_{св. осн.}= (30 – 40)·dэл

I_{св. рут.}=(20+6dэл)·dэл

Напряжение дуги.

Обычно выбирается в пределах 20 – 36 В

U_д.осн=12+0,4^.I_св/d_эл

U_д.рут=12+1,7^.I_св/d_эл

Напряжение не регламентируется при РДС, но с ним напрямую связана длина дуги. То есть чем больше напряжение, тем больше длина дуги.

Скорость перемещения дуги.

=г/А^.час

=7,8 [г/см³]

F_н – [см²]

Величина поперечных колебаний электрода.

Выбирается в зависимости от необходимой ширины накладываемого валика. Если продольное перемещение электрода совершается без поперечных колебаний (ниточные швы)

е=(0,8 – 1,5)dэ – ширина шва.

При наплавке и сварке высоколегированных сталей

е 3dэ

При нормально сформированном однопроходном шве.

е=(2 – 4)dэ

Влияние основных параметров на форму шва.

1. При увеличении Iсв (все остальное const) все параметры шва увеличиваются (е, h, g).

2. При увеличении dэ (все остальные const).

3. Род и полярность тока: прямая и переменная.

4. Скорость сварки. При незначительном увеличении скорости сварки глубина проплавления возрастает, ширина шва и высота усиления уменьшается. При дальнейшем увеличении скорости сварки все параметры уменьшаются, могут возникнуть непровары.

5. Напряжение на дуге. На ширину шва напряжение влияет больше, чем на глубину проплавления (g).

Дополнительные параметры.

6. Вылет электрода. Чем больше вылет электрода, тем больше нагрев, тем больше скорость плавления, меньше давление дуги, меньше глубина шва, больше ширина шва. Чем больше dэ, тем больше может быть колебания вылета электрода без существенных изменений формы шва.

7. Состав и толщина покрытия. Увеличение толщины слоя покрытия и введение в его состав тугоплавких веществ, увеличивают величину козырька на электроде, уменьшает блуждание, увеличивает g,уменьшает ширину шва е.

8. Начальная температура свариваемого изделия. Изменение начальной температуры от -60 до +80, не оказывает существенного влияния на форму шва. Подогрев основного металла от 100 до 400 приводит к увеличению ширину шва (е), глубину проплавления (g). Причем ширина шва (е) растет более интенсивно. Аналогично, ширина шва растет при многослойной сварке, аналогично проходам.

9. Положение электрода в пространстве. При сварке вертикальных, горизонтальных, потолочных швов, возникает опасность стекания металла и шлака из-за большого объема сварочной ванны.

I_{св. вер} к=0,9

I_{св. гор}=0,9(3040)dэ

I_{св. пот} к=0,8

Также меняется форма шва.

10. Наклон электрода вдоль шва (углом вперёд, нормальное, углом назад).

Чем больше прослойка жидкого металла между дугой и основным металлом, тем меньше глубина проплавления и больше ширина шва.

11. Длина дуги L_д. Чем больше длина дуги, больше ширина шва, тем меньше глубина проплавления.

Длина дуги:

L_д=(0,51,1)dэ

L_д<0,5 dэ – короткие замыкания

L_д>1,1dэ – нестабильно горит

Определение числа проходов шва и площади поперечного сечения.

H – высота всего шва.

H=h+g

Коэффициент формы провара:

_пр=e/g;

_пр=0,54,0

opt _пр=(1,32,0)

Коэффициент усиления (формы валика):

_в=e/h; _в=710

Определение площади поперечного сечения.

F_н=F₁+2F₂+F₃

F₁=0,75e^.h

2F₂=(S-c)^2.tg/2

F₃=b^.S

Определение числа проходов:

F_к=(6…8)d_э – корневого шва

-F_с=(8…12)d_э – стыка

F_к – площадь поперечного сечения корневого шва.

F_с – площадь поперечного заполнения валиков.

F_н – площадь наплавленного металла

№17

ОСБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ СВАРКИ ПОРОШКОВОЙ ПРОВОЛОКОЙ

Полуавтоматическая сварка порошковой проволокой становится одним из важных видов механизированной сварки плавлением. Используются порошковые проволоки самозащитные и с дополнительной газовой защитой. Самозащитные проволоки применяются в основном в строительстве, где проблема повышения механизации сварочных работ наиболее актуальна. Развитие сварки с применением порошковой проволоки идет в направлении расширения диапазона материалов и толщин, совершенствования самой проволоки, ее применения для наплавки, автоматической сварки под флюсом, дуговой сварки с принудительным формированием.

Дуговая сварка под флюсом плакирующего слоя биметалла порошковой проволокой с легирующим наполнителем. Сущность этого способа заключается в следующем. Сварка ведется под флюсом специальной порошковой проволокой с легирующим наполнителем (рис. 9). Порошковая проволока изготавливается из низкоуглеродистой ленты (Сталь О8кп), при сворачивании ленты в трубку внутренняя полость трубки заполняется высоколегированным порошком с присадочным металлом ВПМ (рис. 10). При сварке такой порошковой проволокой во время совместного плавления низкоуглеродистой- оболочки и высоколегированного наполнителя образуется наплавленный металл заданного химического состава, который регулируется составом наполнителя. Наполнитель—это порошкообразный сплав хрома, ниобий, молибдена, титана и других элементов. Масса наполнителя составляет 354О% от массы проволоки. В отличие от электродной проволоки сплошного сечения у порошковой (трубчатой) проволоки можно повысить плотность тока в оболочке, что способствует повышению скорости плавления.

№20

СУЩНОСТЬ ПРОЦЕССА И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ПЛАЗМЕННОЙ РЕЗКИ

Плазменная сварка находит все более широкое применение в различных отраслях техники.

Источником теплоты служит термическая плазма, нагретая до высокой температуры.

Плазменная сварка характеризуется весьма высокой температурой (до 30 000 °С) и широким диапазоном регулирования ее технологи­ческих свойств. По сравнению с аргонодуговой сваркой в связи с более высо­кой проплавляющей способностью плазменная сварка имеет следующие преимущества - повышенную производительность, меньшую зону тер­мического влияния, более низкие деформации при сварке, пони­женный расход защитных газов, более высокую стабильность горения дуги и меньшую чувствительность качества шва от изменения

д лины дуги.

Принцип сварки (рис. ПЛ-1)

Рис. ПЛ-1. Принцип сварки:

1 - плазменная горелка; 2 — вольфра­мовый электрод; 3 — изделие; 4 — плаз­менная дуга; 5 — защитный газ/фоку­сирующий газ; 6 — контур для вспомо­гательной дуги; 7 — высокочастотное зажигание; 8 — источник питания.

Дуга, горящая между неплавящимся вольфрамовым электродом и изделием, сжимается в направлении зоны сварки с помощью концентрически расположенной сопловой системы. Это обеспечивает высокое качество соединений при высокой скорости сварки. Целенаправленное применение таких приемов, как сварка с форми­рованием канала проплавления, отклонения дуги, использования изолированного или подключенного к питающей сети присадоч­ного материала, позволяет эффективно при­менять разные технологические варианты способа при решении различных задач со­единения материалов.

Существует два типа плазматронов - с дугой прямого (плазменная дуга) и с дугой косвенного действия (плазменная струя).

Сварка плазменной струёй (непереносной дугой). Дуга горит между вольфрамовым электродом и внутренней стенкой сопла (рис. ПЛ-2, б). Газ (аргон), подаваемый в сопло под давлением, проходит через дугу и частично ионизируется, обра­зуя термическую плазму' с высоким содержанием энергии. Этот процесс

можно использовать и для микросварки, так как плазменная дуга стабильна даже при токе менее 1 А. При плазменном напылении, используется тот же принцип.

Сварка плазменной дугой (переносной дугой). Дуга горит между вольфрамовым электродом и деталью (рис. ПЛ-2, а), Основной областью применения переносной дуги является плазменная резка.

№22

СУЩНОСТЬ ПРОЦЕССА И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ КИСЛОРОДНО-ФЛЮСОВОЙ РЕЗКИ

Кислородно-флюсовая резка. Для резки хромистых, хромоникелевых нержавеющих сталей, чугуна и цветных ме­таллов, которые не удовлетворяют условиям кислородной резки, применяют способ кислородно-флюсовой резки. Сущность заключается в том, что в зону реза вместе с режущим кислородом вводится специальный порошкооб­разный флюс, при сгорании которого выделяется дополни­тельная теплота и повышается температура в зоне реза. Кроме того, продукты сгорания флюса, взаимодействуя с тугоплавкими окислами, образуют жидкотекучие шлаки, которые легко удаляются из зоны реза, не препятствуя нормальному протеканию процесса.

Основным компонентом порошкообразных флюсов, при­меняемых при резке металлов, является железный поро­шок, который, сгорая, выделяет большое количество тепло­ты (около 1800 ккал/кг). Лучшие результаты при сварке нержавеющих сталей достигаются при добавлении к желез­ному порошку 10—15% алюминиевого порошка. Для по­верхностной и разделительной резки нержавеющих сталей используют в качестве флюса смесь алюминиево-магниевого порошка с ферросилицием или силикокальцием. Алюминиево-магниевый порошок, входящий во флюсовую смесь, сгорая в струе кислорода, повышает температуру пламени, а ферросилиций или силикокальций действует на окислы хрома, как флюсующая добавка.

Основная задача флюса при резке чугуна состоит в раз­бавлении флюса железом в области реза, снижении в сплаве содержания углерода, а также разжижении шлака, в кото­ром содержится много кислорода. В состав флюсов для резки чугуна входят железный и алюминиевый порошки, кварцевый песок и феррофосфор.

Цветные металлы и сплавы подвергаются кислородно-флюсовой резке только с применением флюсов. Установки для кислородно-флюсовой резки состоят из двух основных частей: резака (ручного или машинного) и флюсопитателя, обеспечивающего подачу и регулирование расхода флюса.

№23

СУЩНОСТЬ ПРОЦЕССА И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ГАЗОКИСЛОРОДНОЙ РЕЗКИ

Сущность кислородной резки. Кислородной резкой на­зывают способ разделения металла, основанный на использовании для его нагрева до температуры воспламенения-теплоты газового пламени и экзотермической (с выделением теплоты) реакции окисления металла, а для удаления окис­лов — кинетической энергии режущего кислорода.

По характеру и направленности кислородной струи раз­личают три основных вида резки: разделительная, при которой образуются сквозные разрезы; поверхностная, при которой снимается поверхностный слой металла; кислород­ным копьем, заключающаяся в прожигании в металле глу­боких отверстий.

На рис. 6 показана схема разделительной резки. Металл 3 нагревается в начальной точке реза до температуры вос­пламенения (в кислороде для стали до 1000—1200°С) подо­гревающим ацетиленокислородным пламенем 2, затем направляется струя режущего кислорода 1, и нагретый металл начинает гореть с выделением значительного количества теплоты по реакции 2Fe+2O₂=Fe₃O₄+Q.

Теплота от горения железа Q вместе с подогревающим пламенем разогревает лежащие ниже слои и распространя­ется на всю толщину металла. Чем меньше толщина разрезаемого металла, тем больше роль подогревающего пламени (при толщине 5 мм — до 80% общего количества теплоты, выделяемой при резке, при толщине более 50 мм — только 10%). Образующиеся окислы 5, а также ча­стично расплавленный металл удаля­ются из зоны реза 4 под действием кинетической энергии струи кислоро­да. Непрерывный подвод теплоты и режущего кислорода обеспечивают не­прерывность процесса.

Основные параметры кислородной раздели­тельной резки:

характеристики подогревающего пламени — мощность, горючий газ, соотношение смеси горючего газа и кислорода;

характеристики струи режущего кислорода — давление, расход, форма, чистота, скорость резки.

Подогревающее пламя имеет при резке нейтральный ха­рактер (β=1,1 для ацетилена, β=3,5 для пропанобутановой смеси). Мощность подогревающего пламени увеличивают с увеличением толщины разрезаемого металла.

Качество кислородной резки. Качество резки характери­зуется точностью траектории и качеством поверхности реза. Наименьшие отклонения траектории (линии) реза от задан­ной получаются при резке на машинах с программным, фотоэлектронным и электромагнитным управлением, наи­большие — при ручной резке без направляющих приспособ­лений.

Скоростная кислородная резка достигается за счет на­клона резака на 45° в сторону, обратную направлению пере­мещения. Скорость резки листовой стали толщиной 3—20 мм повышается в 2—3 раза, но ухудшается качество реза.

№24

СУЩНОСТЬ, ОСОБЕННОСТИ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ДИФФУЗИОННОЙ СВАРКИ

Диффузионная сварка в отличие от холодной ведется при меньших давлениях и деформациях с нагревом до температуры выше температуры рекристаллизации. В связи с тем, что деформации, развивающиеся в процессе сварки, относительно невелики, очистки свариваемых поверхностей за счет выдавливания поверхностных пленок не происходит. Поэтому к качеству подготовки поверхности к сварке предъявляются высокие требования. Они долж­ны быть металлически чистыми с шерохо­ватостью не болеет 1 мкм.

Рис. 24. Схема диффузионной сварочной установки: 1 — гидравлический насос; 2 — нажимной шток; 3 — охлаждающие трубки; 4 — ва­куумная камера; 5 — вакуумметр; 6 — ва­куумный насос; 7 — прибор для регистра­ции температуры; 8 — свариваемый обра­зец; 9 — манометр; 10 — индуктор

Предпочтительна обработка полированием или притиркой. Сдавливая детали перед сваркой, сглажи­вают микровыступы, благодаря чему точечное контактирование переходит в плоское. Этот процесс существенно ускоряется при температуре сварки, которая обычно несколько выше 0,7T_s (в ⁰К), где T_s- температура плавления или температура солидуса более легкоплавкого металла в соединении. Для предотвращения окисления свариваемых поверхностей при этих температурах сварку ведут в вакууме, защитных газах (рис. 24), а в последнее время и в соляных ваннах. Время сварки относительно велико и составляет от нескольких минут до нескольких часов. В течение этого времени протекают процессы диффузии и рекристаллизации, ведущие к образованию сварного соеди­нения в твердом состоянии. Качество такого соединения однородных материалов может быть настолько высоким, что на микрошлифе нельзя обнаружить зоны раздела. Сварку некоторых металлов целесообразно вести через промежуточные слои из таких же или других материалов. Слои наносят из паровой фазы, гальваностегией или используют для этой цели фольгу. При введении мягкой фольги из того же материала, что и свариваемый, возможна сварка деталей с относительно шероховатыми поверхностями.

Промежуточные слои, применяемые при сварке разнородных материалов и отличающиеся от них, предотвращают образование хрупких интерметаллических фаз и в ряде случаев снижают требуемую температуру сварки. Кроме того, при их применении уменьшаются остаточные напряжения, развивающиеся при охлаждении вследствие различных коэффициентов термического расширения свариваемых ма­териалов. Материалы можно сваривать во многих сочетаниях (рис. 25).

№25

КОНТАКТНАЯ СВАРКА

1.1.1 Точечная сварка

Схема точечной сварки показана на рис, 1, 2.

Р ис. 1. Контактная точечная сварка. Охлаждение электродов при точечной сварке: 1 и 2 — электроды; 3 — вода.

Листы, собранные с местной нахлест­кой и прилегающие по свариваемым поверхностям, соединяются под действием уси­лия F отдельными точками. Ток подводится с помощью стержневых электродов. Сопротивления электродов R₁ и R₂ должны быть невелики, так как выделяющаяся в них теплота не участвует в процессе сварки. Поэтому сечение электродов должно быть относительно большим, а материал электродов — обладать большой электро- и теплопроводностью и достаточной горячей твердостью. Электроды для точечной сварки изготовляют главным образом из меди и ее сплавов.

Небольшими должны быть и переходные сопротивления R₃ и R₄ между электро­дами и листами, так как в противном случае эти участки нахлестки недопустимо сильно нагреваются, вследствие чего происходит легирование рабочих поверхностей электродов элементами свариваемого металла и увеличивается их износ. Поэтому, контактные поверхности электродов и поверхности листов должны быть чистыми, усилия сжатия — большими, а охлаждение электродов — интенсивным. Сопротивления R₆ и R₇ зависят от удельных электрических сопротивлений материала листов.

Основное количество теплоты, расходуемой на образование соединения, выде­ляется в переходном сопротивлении R₅ и в прилегающих приповерхностных слоях свариваемых деталей. Если R₅ значительно превышает R₆ и R₇ то прилегающие друг к другу поверхности листов (свариваемые поверхности) слишком быстро нагре­ваются, в результате чего происходит выплеск. Интенсивность теплоотвода в электроды и листы снижают путем уменьшения время сварки.

Границы применимости. Размеры: толщина 0,5—5 мм. Группы материалов: углеродистые и легированные стали, цветные металлы (см. Точечная контактная сварка).

Область использования: сварка мелких деталей и деталей слож­ной формы в транспортном машиностроении; серийное производство, потребляющее листовую продукцию; приборостроение.

Параметры: сварочный ток 5 - 100 кА, усилие 0,5-40 кН, продолжительность сварки 3—50 периодов.