Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Технология металлов и сварка. Раздел «Сварочное производство». Учебно-методическое пособие
.pdf
Федеральное государственное автономное
образовательное учреждение высшего образования
«РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ДРУЖБЫ НАРОДОВ»
ТЕХНОЛОГИЯ
МЕТАЛЛОВ
И СВАРКА
Раздел
«Сварочное производство»
Учебно-методическое пособие
Москва
Российский университет дружбы народов
2017
УДК 621.791(072.8)
ББК 34.641
Т38
Российского университета
У т в е р ж д е н о
РИС Ученого совета
дружбы народов
Авторы:
М.Ю. Малькова, Т.В. Соколова,
А.Н. Задиранов, А.А. Пташинский
Т38 Технология металлов и сварка. Раздел «Сварочное
производство»: учебно-методическое пособие /
М. Ю. Малькова, Т. В. Соколова, А. Н. Задиранов,
А. А. Пташинский. – Москва : РУДН, 2017. – 62 с. : ил.
Пособие содержит теоретические сведения о различных технологиях сварки и методические рекомендации по выполнению лабораторных
сварочных работ. Особое внимание уделяется электродуговой, газовой и
контактной точечной сварке как наиболее распространенным способам
получения сварных соединений. В пособии детально рассматриваются
особенности сварки деталей из различных сплавов черных и цветных
металлов.
Предназначено для студентов, обучающихся по специальности
«Строительство».
ISBN 978-5-209-08080-0 © Малькова М.Ю., Соколова Т.В.,
Задиранов А.Н., Пташинский А.А., 2017
© Российский университет
дружбы народов, 2017
Содержание
1. Лабораторная работа №1.
Ручная электродуговая сварка 4
2. Лабораторная работа №2. Газовая сварка. 19
3. Лабораторная работа №3. Контактная сварка. 32
4. Лабораторная работа №4. Сварка
углеродистой и низколегированной стали. 39
5. Лабораторная работа №5. Особенности
сварки коррозионностойкой стали. 49
6. Лабораторная работа №6.
Сварка сплавов на основе алюминия. 55
3
Лабораторная работа №1
Ручная электродуговая сварка
Оборудование:
1. Инвертор для электродуговой сварки.
2. Пост сварщика ССМ-1200/SP.
Цель работы: ознакомление студентов с
теоретическими основами ручной электродуговой сварки,
освоение оборудования и инструментов для ручной
электродуговой сварки; приобретение практических
навыков выполнения сварных швов приемами
электродуговой сварки.
Понятие сварки, ее разновидности
Сваркой называется технологический процесс
получения неразъемных соединений, осуществляемый за
счет сил межатомного взаимодействия, возникающих при
сближении свариваемых поверхностей на расстояния,
сопоставимые с межатомными. Сваркой можно соединять
однородные и разнородные металлы и сплавы, а также
металлы с некоторыми неметаллическими материалами
(керамикой, стеклом и др.).
Все способы сварки можно разделить на две группы:
1) сварка давлением – соединение деталей методом
совместной пластической деформации;
2) сварка плавлением – соединение деталей методом
их расплавления в зоне соединения.
При сварке плавлением образование сварных
соединений происходит путем нагрева соединяемых изделий
в зоне контакта выше температуры их плавления с
образованием общего объема жидкого металла, называемого
сварочной ванной. После удаления источника нагрева в
сварочной ванне начинается процесс кристаллизации
металла, заканчивающийся формированием сварного шва.
Сварной шов образуется либо из свариваемых металлов,
либо при помощи промежуточного металла, называемого
присадочным.
4
Для быстрого нагрева и плавления металлов в
процессе сварки применяют различные источники тепловой
энергии – электрическую дугу, газовое пламя, плазму, лазер
и др. В зависимости от используемых источников тепла
сварка плавлением подразделяется на: дуговую
электросварку (ручную, автоматическую и
полуавтоматическую), газовую, электрошлаковую, лазерную
и некоторые другие виды сварки.
Физическая сущность электродуговой сварки
Электрическая дуговая сварка занимает ведущее
место среди всех промышленных способов сварки и
относится к сварке плавлением. При электродуговой сварке
источником тепла для плавления металла служит
электрическая сварочная дуга, которая представляет собой
непрерывный поток электронов и ионов, образующихся
между двумя электродами (катодом и анодом) в результате
возбуждения электрического разряда между ними.
Температура электрической дуги зависит от
материала электродов. Так, при использовании графитовых
электродов с температурами на катоде около 3200°С, на
аноде — около 3900°С (при использовании металлических
электродов — соответственно 2400°С и 2600°С). В центре
дуги и по ее оси, температура составляет 6000-7000° С.
Установлено, что при электродуговой сварке на
нагревание и расплавление металла расходуется 60-70%
тепла, которое называют полезным теплом. Остальное его
количество (30-40%) рассеивается в окружающем
пространстве, образуя тепловые потери.
На рис. 1 изображена схема ручной электродуговой
сварки плавящимся электродом.
При сварке плавящимся электродом электрическая
дуга возникает между металлическим электродом и
свариваемым металлом. Возбуждают дугу кратковременным
касанием свариваемых поверхностей сварочным электродом,
подключенным к источнику питания. При соприкосновении
5
электродной проволоки с металлической поверхностью
между ними возникает ток короткого замыкания. В момент
короткого замыкания вследствие высокой плотности тока
торец электрода и соприкасающийся с ним участок
свариваемого изделия сильно нагреваются в месте контакта,
что обеспечивает образование дугового разряда после
удаления электрода от свариваемой поверхности.
Рис. 1. Схема ручной электродуговой сварки (стрелкой показано
перемещение электрода)
Электрическую дугу можно возбудить двумя
способами: прикосновением торца электрода к поверхности
свариваемого изделия с последующим быстрым его отводом
на расстояние 3-4 мм или быстрым движением электрода по
касательной к свариваемой поверхности с последующим его
отводом (подобно зажиганию спички). Прикосновение
электрода должно быть кратковременным: иначе он может
привариться к свариваемому металлу.
Под влиянием автотермоэлектронной эмиссии конец
электрода (при сварке плавящимся электродом) и
находящийся вблизи него участок свариваемого изделия
6
расплавляются, у основания дуги на поверхности изделия
возникает сварочная ванна, в которую по каплям стекает
расплавленный металл электрода. Сварочная ванна
представляет собой небольшой объем перегретого выше
температуры плавления металла, который образуется в
результате перемешивания свариваемого и электродного
(или присадочного) металлов. Процесс образования
сварочной ванны сопровождается разрушением оксидной
пленки на кромках соединяемых деталей. Величину
проплавления свариваемого металла называют глубиной
сварки.
Ручную электродуговую сварку выполняют
сварочными электродами, которые вручную подают в
область сварного соединения и перемещают вдоль
свариваемых заготовок. По мере удаления электрода в
сварочной ванне начинается процесс кристаллизации
расплавленного металла, образуется сварной шов.
По способу подключения к источнику питания
электрическая дуга может быть зависимой и независимой
(рис. 2). Зависимая дуга (или дуга прямого действия)
возникает между электродом и свариваемым металлом.
Независимая дуга (или дуга косвенного действия)
возбуждается между двумя, как правило, неплавящимися
электродами вблизи свариваемых поверхностей; металл при
этом нагревается и расплавляется под воздействием тепла,
выделяемого электрической дугой. Удельная мощность дуги
косвенного действия значительно ниже, чем дуги прямого
действия. Иногда применяются комбинированные способы
воздействия этих двух видов сварочной дуги. На рис. 2
представлена схема сварки трехфазной дугой, при которой
электрическая дуга горит между двумя электродами, а также
между каждым из электродов и свариваемым металлом.
7
Рис. 2. Классификация сварочной дуги по способу подключения к
источнику питания
Длина сварочной дуги существенно влияет на
качество сварного шва. Короткая дуга горит устойчиво и
спокойно. Она обеспечивает получение высококачественного
сварного соединения, т. к. расплавленный металл электрода
быстро достигает поверхности сварного соединения и
меньше подвергается окислению и азотированию. Но
слишком короткая дуга вызывает «примерзание» электрода,
дуга прерывается. Длинная дуга горит неустойчиво;
уменьшается глубина проплавления; расплавленный металл
электрода разбрызгивается и подвергается окислению.
Длину сварочной дуги определяют по формуле:
ld = 0,5 (d + 2),
где ld — длина сварочной дуги, мм;
d — диаметр электрода, мм.
8
Основными параметрами необходимого режима
ручной дуговой электросварки являются диаметр электрода и
величина сварочного тока.
Величина сварочного тока определяется по формуле:
Iсв = F
· j = (π · dэл 2 / 4) · j , А,
эл
где j – допустимая плотность тока, А/мм2 ;
– площадь поперечного сечения электрода, мм2 ;
F
эл
d
– диаметр электрода, мм.
эл
Допустимая плотность тока зависит от диаметра
электрода (чем больше диаметр электрода, тем меньше
допустимая плотность тока) и вида электродного покрытия.
Эти формулы используют для определения величины
сварочного тока при сварке в нижнем положении. Сварку
швов в вертикальном и потолочном положениях выполняют,
как правило, электродами диаметром не более 4 мм. При
этом силу тока понижают на 10-20% по сравнению со
сваркой в нижнем положении.
Источники питания сварочной дуги
Для питания сварочной дуги применяют либо
источники переменного тока (сварочные трансформаторы),
либо источники постоянного тока (сварочные генераторы и
выпрямители).
Источники постоянного тока имеют технологические
преимущества перед источниками переменного тока: при их
использовании повышается стабильность горения дуги,
улучшаются условия сварки. Наиболее совершенны в
технологическом отношении инверторные выпрямители.
Однако сварочные трансформаторы применяют чаще
ввиду простоты их эксплуатации и более высокого КПД.
При сварке используют понижающие сварочные
трансформаторы, предназначенные для снижения
напряжения сети и регулирования величины сварочного
тока. Сварочный ток регулируется изменением расстояния
между первичной и вторичной обмотками трансформатора.
Первичная обмотка трансформатора включается в сеть
9
переменного тока с напряжением 220 В, а в его вторичной
обмотке индуктируется электрический ток с напряжением
60-70 В.
Электроды, применяемые для электродуговой сварки
Электродом для электродуговой сварки называют
стержень, предназначенный для подвода электрического тока
к месту сварного соединения, создания и поддержания
сварочной дуги. При дуговой электросварке применяют
неплавящиеся и плавящиеся электроды. Плавящиеся
электроды изготовлены из металла и служат как для
формирования электрической дуги, так и для заполнения
сварочной ванны металлом электрода.
Для ручной дуговой электросварки применяют
электроды, состоящие из металлического стержня и
нанесенного на него специального покрытия. Стержни
сварочных электродов изготавливают из стали, чугуна,
алюминиевых, медных и других сплавов, и используют для
сварки соответствующих металлов и сплавов.
При ручной дуговой электросварке используется
сварочная проволока диаметром от 1,6 до 6,0 мм. Диаметр
электрода выбирают в зависимости от толщины свариваемых
кромок, вида сварного соединения и размеров шва. При этом
ориентировочно руководствуются следующими данными:
Толщина металла, мм 0,5 1-2 3-5 5-10 >10
Диаметр электрода, мм 1,5 2-3 3-4 4-6 5-8
Сварка открытым металлическим электродом имеет
низкую стабильность горения дуги и обеспечивает очень
низкое качество сварных соединений, так как плавление
металла в дуговом разряде приводит к интенсивному
выгоранию легирующих компонентов, а также насыщению
сварного шва кислородом, азотом и водородом,
содержащимися в воздухе. Вследствие вышеуказанных
причин металл шва, выполненного электродом без покрытия,
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]