Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Технология металлов и сварка. Раздел «Сварочное производство». Учебно-методическое пособие
.pdf
поверхности металла. Машинную резку выполняют
специальными автоматами и полуавтоматами с одним или
несколькими резаками.
Порядок выполнения работы
1. Ознакомиться с устройством кислородного и
ацетиленового баллонов.
2. Ознакомиться с устройством и работой газовой
горелки и резака.
3. Ознакомиться с устройством и работой газового
редуктора.
4. Ознакомиться с принципами регулировки
сварочного пламени.
5. Освоить правый и левый способы газовой сварки.
6. Ознакомиться с процессом резки металла.
Контрольные вопросы
1. Какова температура горения ацетилена в струе
чистого кислорода?
2. Чем опасен ацетилен?
3. Какие газы применяются при газовой сварке?
4. Каково устройство газового баллона?
5. В какие цвета окрашиваются газовые баллоны?
6. С какой целью в ацетиленовый баллон насыпается
пористая масса и пропитывается ацетоном?
7. Каково давление в полных ацетиленовых и
кислородных баллонах?
8. Под каким давлением подаются к сварочной горелке
ацетилен и кислород?
9. Какие типы пламени в зависимости от соотношения
кислорода и ацетилена вы знаете?
10. Как правильно зажечь и погасить инжекторную
горелку?
11. Чем отличается газовый резак от инжекторной
горелки?
12. Каким условиям должен отвечать металл при
газовой резке?
31
Лабораторная работа №3
Контактная сварка
Оборудование:
1. Установка контактной точечной сварки.
Цель работы: знакомство студентов с
теоретическими основами контактной сварки; с
разновидностями, принципами работы, устройством и
технологическими возможностями установок контактной
сварки; приобретение студентами практических навыков
выполнения сварных швов приемами точечной контактной
сварки.
Физическая сущность контактной сварки
Контактная сварка относится к сварке давлением.
Сварка давлением - процесс соединения деталей путем их
нагрева в месте контакта до пластического или жидкого
состояния с последующей пластической деформацией зоны
соединения.
Необходимыми условиями получения качественного
сварного соединения являются хорошая очистка
соединяемых поверхностей и сближение их на расстояния
(2-4)*10
–10
см, при которых возникают межатомные силы
притяжения. Поверхность любого, даже тщательно
отполированного твердого тела, всегда имеет множество
микроскопических выступов, высота каждого из которых на
несколько порядков больше, чем расстояние, необходимое
для возникновения сил межатомного взаимодействия. Кроме
того, наружную поверхность металла характеризует наличие
некомпенсированных металлических связей, что
способствует ее активному взаимодействию с внешней
средой и приводит к быстрому окислению.
При сварке давлением прочное неразъемное
соединение двух поверхностей получают путем приложения
к свариваемым заготовкам давления, величина которого
должна быть достаточной для компенсации всех неровностей
в соединяемом сечении. В процессе пластической
32
деформации происходит разрушение поверхностных слоев
металла в зоне соединения свариваемых поверхностей с
удалением за пределы плоскости контакта деталей всех
оксидных и адсорбционных пленок. В результате создаются
условия для возникновения прочных межатомных связей
между соединяемыми деталями.
Из всех способов сварки давлением наибольшее
распространение получила контактная электрическая сварка.
В настоящее время около 40% всех сварных соединений
выполняется с помощью контактной сварки. При контактной
сварке металл нагревается за счет выделения тепла при
прохождении электрического тока по свариваемым деталям.
Количество теплоты (Q, Дж), выделяющейся в
сварочном контуре, определяется законом Джоуля-Ленца:
Q = I2R t,
где: I – сварочный ток, А;
R – полное сопротивление зоны сварки, Ом;
t – время прохождения тока, с.
По типу сварного соединения контактную сварку
подразделяют на точечную, шовную (роликовую) и
стыковую (рис. 16).
Рис. 16. Схемы контактной сварки:
а – стыковая; б – точечная; в – шовная
33
Точечная контактная сварка
Точечная сварка – разновидность контактной сварки,
при которой детали соединяются в отдельных точках. При
точечной сварке соединяемые заготовки, собранные
внахлест, зажимают между неподвижным и подвижным
электродами, закрепленными в специальных
электрододержателях и подсоединенными к обмотке
трансформатора (рис. 17). Электроды для точечной сварки
должны обладать высокой электро- и теплопроводностью,
поэтому их изготавливают из меди и сплавов на ее основе. В
процессе сварки электроды охлаждают водой.
Свариваемые детали нагреваются при
кратковременном прохождении сварочного тока между
электродами. В области контакта свариваемых заготовок, где
достигается наибольшая плотность тока и минимальный
теплообмен с электродами, формируется зона совместного
взаимного расплавления деталей, называемая сварочным
ядром. После выключения тока расплавленный металл ядра
быстро кристаллизуется, в результате чего возникают
межатомные связи между соединяемыми деталями.
Образующееся соединение называется сварной точкой.
Диаметр сварной точки обычно равен диаметру контактной
поверхности электрода.
Рис. 17. Принципиальная схема точечной сварки
34
Нагрев зоны сварки сопровождается пластической
деформацией металла, вызываемой усилием сжатия. При
контактной сварке поверхность соприкосновения
свариваемой детали с электродом нагревается до
сравнительно невысокой температуры, однако при наличии
жидкого или полужидкого сварочного ядра и прилегающего
к ядру пластичного металла усилие давления электродов
вызывает вмятины на поверхности свариваемых деталей.
Весь цикл сварки состоит из четырех стадий: сжатия
свариваемых заготовок между электродами; включения
электрического тока и разогрева места контакта до
температуры плавления; выключения тока и увеличения
силы сжатия для улучшения структуры сварной точки;
снятия сжатия. Перед началом сварки место соединения
деталей очищают от оксидных пленок.
Время сварки одной точки зависит от толщины и
физических свойств материала свариваемых деталей,
мощности сварочной машины и сжимающего усилия. Это
время колеблется от тысячных долей секунды (для тонких
листов цветных металлов) до нескольких секунд (для
толстых стальных деталей). При бесконечно малой
длительности цикла сварки тепловые потери ничтожно малы
и практически все подводимое тепло является полезным. При
увеличении длительности цикла сварки тепловые потери
растут прямо пропорционально затраченному времени.
По способу подвода тока к свариваемым деталям
различают одностороннюю и двустороннюю сварку. В
первом случае электрический ток подводят к каждой из
деталей, во втором — оба электрода подключают к одной из
соединяемых деталей. При односторонней сварке для
обеспечения протекания тока между электродами под
нижний свариваемый лист помещается медная подложка.
Односторонней точечной сваркой можно соединять
заготовки одновременно в двух точках. Одностороннюю
сварку применяют при затрудненном доступе к одной из
35
деталей, а также при необходимости увеличения
производительности процесса сварки. Качество
односторонних сварных соединений ниже, чем
двухсторонних; таким способом практически невозможно
сваривать изделия из металлов с высокой
электропроводностью, например, из алюминиевых сплавов.
Многоточечная контактная сварка - разновидность
контактной сварки, при которой за один цикл одновременно
сваривается несколько точек. Многоточечную сварку
выполняют по принципу односторонней точечной сварки.
Применяемые в массовом производстве автоматические
многоточечные машины могут иметь от одной до 100 пар
электродов и позволяют сваривать одновременно более 200
точек. Многоточечная сварка может производиться
одновременно и последовательно. В первом случае все
электроды одновременно прижимают к изделию, что
обеспечивает меньшее коробление и большую точность
сварного шва. Электрический ток распределяется между
электродами специальным токораспределителем,
включающим электроды попарно. Во втором случае пары
электродов опускают поочередно или одновременно, а
электрический ток подключают поочередно к каждой паре
электродов. В массовом производстве применяют машины
контактной сварки, работающие по заданной программе.
Точечной сваркой соединяют, как правило, листовой
материал равной толщины (0,3-5 мм), но также таой сваркой
допустимо соединять разнотолщинные листы. При этом
необходимо учитывать, что ядро сварной точки смещается в
сторону от плоскости соединения деталей и при большой
разнице в толщинах оно может сформироваться в толстом
листе, не образуя сварного соединения. Поэтому толщина
свариваемых листов не должна отличаться более, чем в 3
раза.
Разновидностью точечной сварки является рельефная
сварка (рис. 18), при которой на одной из свариваемых
36
деталей предварительно выдавливаются небольшие выступы
той или иной конфигурации, а затем на сварочном прессе
осуществляется одновременно сварка всех выступов.
Возможно также выполнение сварки на каждом выступе в
отдельности (рельефно-точечная сварка); при этом
производительность сварки существенно уменьшается, но
обеспечивается более высокое качество соединений.
Рис.18. Принципиальная схема контактной рельефной сварки
На долю точечной сварки приходится около 70% всех
соединений, выполняемых контактной сваркой. Этот способ
сварки широко используют в автомобилестроении,
авиастроении, строительстве, радиоэлектронике и т. д.
Точечная сварка применяется в тех случаях, когда не
требуется получения герметичных соединений – кузова
автомобилей, вагонов, самолетов и т. д.
Все виды контактной сварки выполняют с помощью
специальных контактных машин, которые в зависимости от
типа выполняемого соединения подразделяют на стыковые,
точечные и шовные. Контактная машина состоит из трех
основных частей: источника тока, прерывателя тока и
механизма давления.
Контактная сварка нашла широкое применение в
промышленности. Этим способом производят сварку кузовов
37
автомобилей, дисков колес, железнодорожных рельсов, труб,
арматуры железобетона и ряда других деталей. Область
применения контактной сварки чрезвычайно широка — от
крупногабаритных строительных конструкций до
миниатюрных микросхем. Контактной сваркой можно
соединять практически все виды сталей и сплавов цветных
металлов.
Порядок выполнения работы
1. Ознакомиться с устройством аппарата точечной
сварки.
2. Ознакомиться с методикой выполнения точечной
сварки.
3. Выполнить точечную сварку экспериментальных
образцов.
4. Исследовать качество сварного шва. При
обнаружении дефектов шва определить причины их
возникновения.
Контрольные вопросы
1. Как осуществляется нагрев места соединения при
контактной сварке?
2. Из каких основных узлов состоят машины для
контактной сварки?
3. Какие виды контактной сварки применяются в
промышленности?
4. Из каких этапов складывается цикл точечной
сварки?
5. Какие изделия свариваются точечной сваркой?
6. К какому классу сварочных процессов относится
контактная сварка и почему?
7. Какие требования предъявляются к подготовке
поверхностей заготовок при точечной сварке?
8. Из каких сплавов и почему изготавливают электроды
для точечной контактной сварки?
38
Лабораторная работа №4
Сварка углеродистой и низколегированной стали
Оборудование:
1. Инвертор для электродуговой сварки.
2. Полуавтомат «Кристалл-ВС350» для сварки стали в
среде аргона.
3. Установка для контактной точечной сварки.
Цель работы: освоение особенностей сварки
углеродистой и низколегированной стали различными
способами; исследование сварного шва с помощью
макроанализа для выявления дефектов сварки и объяснения
причины возникновения дефектов.
Строительные стали входят в группу
конструкционных сталей, предназначенных для
изготовления строительных металлических конструкций и
сооружений, армирования железобетона, устройства кровли,
ограждений. Строительную сталь также используют при
прокладке труб (в том числе магистральных нефте- и
газопроводов). Поставку стали потребителю осуществляют в
виде листового и различных видов фасонного и
широкополосного универсального проката, гнутых профилей
и др.
Широкая номенклатура конструкционных сталей
требует правильного подхода к их выбору. Эти стали
обеспечивает надежную работу конструкции и наиболее
экономичный расход стали. Конструкционные
(строительные) стали по химическому составу подразделяют
на углеродистые и легированные.
Углеродистые стали – это сплавы железа с углеродом,
содержащие углерода менее 1,3%. Теоретически (в
соответствии с диаграммой состояния Fe-Fe3C – рис. 20) эти
сплавы содержат углерод в концентрациях (%) более 0,02%,
но менее 2,14. Все углеродистые конструкционные стали
классифицируют на:
39
- низкоуглеродистые (С≤0,25%);
- среднеуглеродистые (С≤0,65%);
- высокоуглеродистые или инструментальные
(С≥0,65%).
Рис. 20. Диаграмма равновесия Fe – Fe3C
Кроме железа и углерода углеродистые стали
содержат примеси: кремний, марганец, алюминий, серу,
фосфор, кислород, азот, водород и др. Примеси переходят в
сталь из шихты, футеровки печи в процессе выплавки
металла, а также при выполнении технологических операций
с расплавом (раскисление, легирование, разливка и др.).
40
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]