37. Обрудование для автоматической дуговой сварки под флюсом

Для автоматизации сварочного процесса необходимо выполнять 2 условия:

1. Перемещение электрической дуги (сварочной ванны) по сварочному шву.

2. Подача основного (сварочная проволока или лента) и вспомогательного (защитный газ, флюс) сварочного материала в зону сварки.

Если одно из вышеуказанных условий не выполняется, сварка называется полуавтоматической. Если оба условия выполнены, то этот процесс – автоматическая сварка.

При использовании на производстве автоматических и полуавтоматических установок повышает производительность труда и качество изготавливаемых изделий.

Все устройства для автоматической дуговой сварки делятся на 3 группы:

1. Подвесные сварочные головки.

2. Передвижные или самоходные автоматы.

3. Орбитальные автоматы для сварки труб.

Сварочные автоматы отличаются по:

- назначению (специализированные или универсальные).

- по защите зоны сварки (сварка под флюсом или в среде защитных газов).

- по типу и по количеству сварочных головок.

- по степени автоматизации.

Автомат сварочный состоит из:

1. Сварочной головки.

2. Механизма подачи сварочной проволоки (для сварки) или ленты (для наплавки).

3. Механизма перемещения.

4. Системы управления.

5. Системы для подачи и отсоса для флюса, или газового оборудования.

6. Источника сварочного тока.

Головка сварочная – основной узел автомата. Она обеспечивает подачу сварочного материала в зону сварки. С помощью сварочной головки подводится электрический ток, поддерживается стабильный процесс сварки.

Сварочная головка состоит из:

- подающего механизма.

- токоподводящего устройства.

- механизма корректировки положения относительно сварочного шва.

- флюсового или газового оборудования.

Основные функции сварочной головки – это: подача в зону сварки сварочного материала и подвод к нему напряжения, поддержание стабильных параметров сварки или их изменения по заданной программе.

38. Ультразвуковая сварка

При ультразвуковой сварке свариваемые заготовки размещают на опоре. Наконечник рабочего инструмента соединен магнитострикционным преобразователем через трансформатор продольных упругих колебаний, представляющих собой вместе с рабочим инструментом волновод. Нормальная сжимающая сила P создается моментом М в узле колебаний. В результате ультразвуковых колебаний в соприкасающихся слоях контактирующих поверхностей создаются сдвиговые деформации, разрушающие поверхностные пленки. Тонкие поверхностные слои металла нагреваются и под действием силы Р пластически деформируются. При сближении поверхностей на расстояние действия межатомных сил между ними возникает прочная связь.

Ультразвуковой сваркой можно получать точечные и шовные соединения внахлестку, а также соединения по замкнутому контуру.

Сварка взрывом

Основан на использовании кумулятивного взрыва. Соединяемые поверхности располагают под углом α друг к другу на расстоянии h₀. На заготовку укладывают взрывчатку определенной толщины, а при вершине угла устанавливают детонатор. Свариваются на жесткой опоре. Давление возникающее при взрыве, сообщает импульс расположенной под зарядом пластине. Детонация происходит с большой скоростью. При соударении пластин между ними образуется кумулятивная струя, которая уносит и разрушает оксидные пленки, подготавливая тем самым поверхности для сварки. Далее происходит схватывание по всей площади соединения.

Электронно-лучевая сварка

Сущность процесса состоит в использовании кинетической энергии потока электронов, движущихся с высокими скоростями в вакууме. Для уменьшения потери кинетической энергии электронов за счет соударения с молекулами газов воздуха, а также для химической и тепловой защиты катода в электронной пушке создают вакуум порядка 10-4... 10-6 мм рт. ст.

Техника сварки

При сварке электронным лучом проплавление имеет форму конуса (рисунок 1). Плавление металла происходит на передней стенке кратера, а расплавляемый металл перемещается по боковым стенкам к задней стенке, где он и кристаллизуется. Проплавление при электронно-лучевой сварке обусловлено в основном давлением потока электронов, характером выделения теплоты в объеме твердого металла и реактивным давлением испаряющегося металла, вторичных и тепловых электронов и излучением. Возможна сварка непрерывным электронным лучом. Однако при сварке легкоиспаряющихся металлов (алюминия, магния и др.) эффективность электронного потока и количество выделяющейся в изделии теплоты уменьшаются вследствие потери энергии на ионизацию паров металлов. В этом случае целесообразно сварку вести импульсным электронным лучом с большой плотностью энергии и частотой импульсов 100 ... 500 Гц. В результате повышается глубина проплавления. При правильной установке соотношения времени паузы и импульса можно сваривать очень тонкие листы. Благодаря теплоотводу во время пауз уменьшается протяженность зоны термического влияния. Однако при этом возможно образование подрезов, которые могут быть устранены сваркой колеблющимся или расфокусированным лучом.

Основные параметры режима электронно-лучевой сварки

сила тока в луче;

ускоряющее напряжение;

скорость перемещения луча по поверхности изделия;

продолжительность импульсов и пауз;

точность фокусировки луча;

степень вакуумизации.

Лазерная сварка

Сущность и основные преимущества сварки лазерным лучом

При облучении поверхности тела светом энергия квантов (порций) света поглощается этой поверхностью. Образуется теплота, температура поверхности повышается. Если световую энергию сконцентрировать на малом участке поверхности, можно получить высокую температуру. На этом основана сварка световым лучом оптического квантового генератора - лазера.

Основные элементы лазера - это генератор накачки и активная среда. По активным средам различают твердотельные, газовые и полупроводниковые лазеры. В твердотельных лазерах (рис. 1) в качестве активной среды чаще всего применяют стержни из розового рубина - окиси алюминия А12О3 с примесью ионов хрома Сг3+ (до 0,05 %). При облучении ионы хрома переходят в другое энергетическое состояние -возбуждаются и затем отдают запасенную энергию в виде света. На торцах рубинового стержня нанесен слой отражающего вещества (например, серебра) так, что с одного конца образовано непрозрачное, а с другого - полупрозрачное зеркало. Излучение ионов хрома, отражаясь от этих зеркал, циркулирует параллельно оптической оси стержня, возбуждая новые ионы, - идет лавинообразный процесс. Происходит бурное выделение лучистой энергии, которая излучается параллельным пучком через полупрозрачное зеркало и фокусируется линзой в месте сварки. Выходная мощность твердотельных лазеров достигает 107 Вт при сечении луча менее 1 см2. В фокусе достигается громадная концентрация энергии, позволяющая получать температуру до миллиона градусов.

Лазерную сварку производят на воздухе или в среде защитных газов: аргона, СО2. Вакуум, как при электронно-лучевой сварке, здесь не нужен, поэтому лазерным лучом можно сваривать крупногабаритные конструкции. Лазерный луч легко управляется и регулируется, с помощью зеркальных оптических систем легко транспортируется и направляется в труднодоступные для других способов места. В отличие от электронного луча и электрической дуги на него не влияют магнитные поля, что обеспечивает стабильное формирование шва.

39.Газовая, или газоплавильная сварка — сварка плавлением с применением смеси кислорода и горючего газа, преимущественно ацетилена; реже — водорода, пропана, бутана, блаугаза, бензина и т. д. Тепло, выделяющееся при горении смеси кислорода и горючего газа, оплавляет свариваемые поверхности и присадочный материал с образованием сварочной ванны — металла свариваемого шва, находящегося в жидком состоянии. Пламя может быть окислительным или восстановительным, это регулируется количеством кислорода. В зависимости от состава основного металла выбирают состав присадочных прутков; а в зависимости от толщины основного металла — диаметр.

Преимущества газовой сварки

1. Не нужно сложного дорогого оборудования и дополнительного источника электроэнергии. Таким образом, сваривать можно даже в чистом поле. Кстати, все нефтепроводы, создаваемые в промежутке между 1926 и 1935 годами, сваривались именно с помощью газовой сварки. Эта же особенность позволяет проводить ремонтные работы в самых разных частях зданий, сооружений, областях и регионах.

2. Можно в очень широких пределах варьировать мощностью пламени, сваривая металлы с самыми разными температурами плавления.

3. Чугун, медь, свинец и латунь лучше свариваются с помощью газовой сварки.

4. При правильном выборе марки присадочной проволоки, мощности и вида пламени, получаются высококачественные швы. Когда подтвердилось высокое качество получаемых швов, газоацетиленовой сварке доверялись самые ответственные производственные участки.

5. Медленный нагрев и остывание свариваемых поверхностей.

6. Сварщик может легко варьировать температурой пламени. Оказывается, при изменении угла наклона пламени к свариваемой поверхности меняется также температура. Если пламя расположено по нормали, то его температура максимальна.

7. Прочность получаемых при газовой сварке швов может быть выше, чем при электродуговой сварке с применением электродов низкого качества.

8. Газовая сварка позволяет сваривать, резать и закалять металлы.

Недостатки газовой сварки

1. Большая зона нагрева. Близлежащие к месту сварки термически неустойчивые элементы могут быть повреждены из-за повышенной зоны нагрева.

2. С толщиной падает производительность. Сварка металлов толщиной более 5 миллиметров невыгодна. В этих случаях применяют электродуговую сварку.

3. При соединении внахлёст металлов толщиной более 3 миллиметров применять газовую сварку не рекомендуется, потому что возникают напряжения в металле, которые могут привести к деформации и разрушению места спайки.

4. При газовой сварке применяются достаточно опасные вещества, дающие с кислородом воздуха взрывные смеси (водород, ацетилен и т.д.) Газовые баллоны, применяемые при сварке, должны быть максимально удалены от органических веществ (жиров, масел, углеводородов). Несоблюдение правил техники безопасности может привести к пожарам и взрывам.

5. Медленный нагрев и остывание свариваемых поверхностей.

6. Практически не поддаётся механизации, в отличие от электродуговой сварки.

7. При газовой сварке не получается легировать наплавляемый металл. В то же время, качество швов, получаемых электродуговой сваркой очень сильно зависит от применяемых электродов и специальной обмазки.

8. Высокоуглеродистые стали не рекомендуется сваривать с помощью газовой сварки.