Глава 7 восстановление деталей электродуговой сваркой и наплавкой

7.1. Классификация способов варки

Различают три класса сварки в за­висимости от вида энергии, применя­емой при сварке, — термический, термомеханический и механический.

К термическому классу относятся виды сварки, осуществляемые плав­лением, т. е. местным расплавлением соединяемых частей с использовани­ем тепловой энергии. Основными ис­точниками теплоты при сварке плав­лением являются электрическая ду­га, газовое пламя, электромагнитное поле, лучевые источники энергии и теплота, выделяемая при электро­шлаковом процессе.

Источники теплоты характеризу­ются температурой и концентрацией, определяемой наименьшей пло­щадью нагрева (пятно нагрева) и на­ибольшей поверхностной плотностью потока энергии в пятне нагрева. На­пример, при использовании в качест­ве источника теплоты газового пла­мени наименьшая площадь нагрева S_minсоставляет 1•10^-2см², а наиболь­шая поверхностная плотность потока энергии в пятнеW равна 5•10⁴ Вт/см². Для других источников энер­гииS_minиWсоответственно составля­ют: электрическая дуга в парах ме­талла— 1•10^-3см²и 1•10⁵, микроплазма— 1•10^-6и 1•10⁷, электрон­ный луч — 1•10⁷н 1•10⁸; фотонный — 1•10^-8и 1•10⁹.

Приведенные в примере данные показывают, что степень сосредото­чения теплоты в дуге в десятки раз, в плазме в тысячи раз, в фотонном луче (лазерная обработка) в десятки ты­сяч раз выше, чем в газовом пламени.

Из термического класса в ремонт­ном производстве в основном исполь­зуют следующие виды сварки: электродуговую, газовую, электрошлако­вую, индукционную, электронно-лу­чевую, лазерную.

Электродуговая сварка — сварка плавлением, при которой нагрев осу­ществляется электрической дугой. Разновидностью электродуговой сварки является плазменная сварка, при которой нагрев осуществляется сжатой дугой.

Газовая сварка — сварка плавле­нием, при которой кромки соединяе­мых частей изделия нагревают пла­менем газов, сжигаемых на выходе горелки для газовой сварки.

Электрошлаковая сварка—свар­ка плавлением, при которой для на­грева металла используют теплоту, выделяющуюся при прохождении электрического тока через расплав­ленный электропроводный шлак.

Индукционная сварка — вид свар­ки плавлением, при которой кромки соединяемых частей изделия нагре­вают переменным электромагнит­ным полем.

Электронно-лучевая сварка — способ сварки плавлением в вакууме, основанный на использовании энер­гии сфокусированного потока элект­ронов в электрическом поле высокой напряженности. Теплота выделяется в результате бомбардировки зоны сварки электронным потоком.

Лазерная сварка основана на ис­пользовании энергии светового пото­ка высокой степени направленности. Это вид сварки плавлением, при кото­ром нагрев металла осуществляется когерентным световым лучом, созда­ваемым оптическим квантовым гене­ратором.

К термохимическому классу отно­сятся виды сварки, при которых ис­пользуется тепловая энергия и давление. К данному классу относятся контактная, диффузионная и прессо­вая.

Контактная сварка — сварка дав­лением, при которой - нагрев деталей осуществляется теплом, выделяемым при прохождении тока в соединяемых частях, находящихся в контакте.

Диффузионная сварка — сварка давлением, осуществляемая взаим­ной диффузией атомов контактирую­щих частей изделия при относительно длительном воздействии повышен­ной температуры' и при незначитель­ной пластической деформации.

При прессовых видах сварки сое­диняемые части могут нагреваться пламенем газов (газопрессовая), ду­гой (дугопрессовая сварка), индукци­онным нагревом (индукционнопрессовая сварка) с последующим прило­жением усилия Сжатия.

К, механическому классу Относятся виды сварки, осуществляемые с ис­пользованием механической энергии и давления: холодная, взрывом, магнитоимпульсная, ультразвуковая и трением.

Холодная сварка — это сварка давлением при значительной пласти­ческой деформации без внешнего на­грева соединяемых частей.

Сварка взрывом — вид сварки, при котором соединение осуществля­ется в результате вызванного взры­вом соударения быстродвижущихся частей.

Магнитоимпульсная сварка — это вид сварки давлением, который осно­вывается на использовании сил элек­тромеханического взаимодействия между вихревыми токами, наведен­ными в соединяемых частях детали при пересечении их силовыми маг­нитными линиями импульсного маг­нитного поля, и самим магнитным по­током импульса. В отличие от других известных методов деформирования при магнитоимпульсной обработке электрическая энергия непосредст­венно преобразуется в механиче­скую, и импульс давления магнитно­го поля действует непосредственно на заготовку без участия какой-либо

передающей среды. Это позволяет осуществлять деформацию как в ва­кууме, так и в любой среде; не препятствующей распространению магнитного поля.

Ультразвуковая сварка — это сварка давлением и основана она на соединении частей деталей посредст­вом ведения механических колебаний высокой частоты (ультразвука).

Сварка трением—сварка давле­нием, при которой нагрев осуществ­ляется трением, вызываемым вращением друг относительно друга свари­ваемых частей.