Вступ

Зварюванням називається процесотримання нероз'ємних з'єднань шляхом встановлення міжатомних зв'язків між сполучаються частинами при їх нагріванні і (або) пластичному деформуванні.

Зварювальна техніка та технологіязаймають одне з провідних місць у сучасному виробництві. Багато конструкції сучасних машин і споруд виготовити без допомоги зварювання неможливо. Розвиток техніки висуває все нові вимоги до способів виробництва і, зокрема, до способів і технології зварювання.

Умови, в яких виконується зварювання, стають все більш складними: зварюваннявиконується у вакуумі, під водою, в невагомості. Зварювання стала другим після складання технологічнимпроцесом, вперше випробуваним нашими космонавтами в космосі.

Зварювання - такийже необхідний технологічний процес, як іобробка металів різанням,лиття, кування, штампування. Перспективи розвитку зварювання як в науковому, так і технічному плані безмежні.

Про можливість застосування «електричних іскор» для плавлення металів, ще в 1753г. говорив академік Г.Р. Ріхман при дослідженнях атмосферноїелектрики. У 1802р. Санкт-Петербурзької Військово-хірургічної академії В.В. Петров відкрив явище електричної дуги і вказав можливі області її застосування.

У 1882 р. російський учений-інженер М.М. Бенардос відкрив спосіб електродуговогозварювання металівнеплавким вугільним електродом. Також їм був розроблений спосіб дугового зварювання в захисному газі і дуговерізання металів.

У 1888 р. російський інженер І.П. Славянов запропонував проводити зварювання плавким металевим електродом. З його ім'ям пов'язанийрозвитокметалургійних основ електричної дуги і створення першого електричного генератора.

В останні десятиліття вчені відкрили багато нових джерел енергії - це зумовило появу нових видів зварювання - лазерної та електронно-променевої. Ці способи зварювання застосовуються в нашій промисловості.

Завдяки сучасним технологіям стала можливою зварювання титану та його сплавів, вольфраму,кераміки, а також набагато більш ефективна зварюванняматеріалів, які вже давно відомі й обробляютьсязварюванням. До таких матеріалів відноситься чавун, що володіє підвищеною крихкістю і поганийзварюваністю, яка пояснюється деякими особливостямипроцесузварювання.

Експлуатація будь-якого автомобіля допускається лише за умови справності його гальмової системи.

Гальмова система потрібна на автомобілі для зниження його швидкості, зупинки й утримування на місці.

Гальмівна сила виникає між колесом та дорогою й спрямована проти напряму обертання колеса, тобто перешкоджає його обертан¬ню. Максимальне значення гальмівної сили на колесі залежить від можливостей механізму, який створює цю силу, від навантаження, що припадає на колесо, та від коефіцієнта зчеплення з дорогою. За умови однаковості всіх факторів, що визначають силу гальмування. Ефективність гальмової системи залежатиме насамперед від особливостей конструкції механізмів, які гальмують автомобіль.

Розділ і

1. Історія зварювання

В. В. Петров, професор фізики Санкт-Петербурзької медико-хірургічної академії (1761- 1834рр.), у 1802 році першим у світі відкрив електричну дугу. Він описав явища, що відбуваються в ній, а також вказав на можливість її практичного застосування. А вже у 1881 році російським винахідником Н. Н. Бенардос (1842-1905рр.) було застосовано електричну дугу, яка горіла між вугільним електродом і зварюваним металом, для з'єднання і роз'єднання сталі. Для утворення шва в ролі присадочного прутка використовували сталевий дріт. Як джерело електричної енергії використовувалися акумуляторні батареї. Також М.М. Бенардосом були відкриті й інші види зварювання: контактна точкова зварка, дугова зварка декількома електродами в захисному газі, а також механізована подача електрода в дугу. У 1888 році російський інженер Н. Г. Славянов (1854-1897рр.) запропонував дугове зварювання плавким металевим електродом. Він розробив наукові основи дугового зварювання, застосував флюс для захисту металу зварювальної ванни від дії повітря, запропонував наплавлення і зварювання чавуну. Н. Г. Славянов виготовив зварювальний генератор своєю конструкцією. Ним був організований електрозварювальний цех в Пермських гарматних майстерень, який був перший в світі. Там він працював з 1883 по 1897р. Н. Н. Бенардос і Н. Г. Славянов поклали початок автоматизації зварювальних процесів. Їхні винаходи знайшли практичне застосування тільки після Великої Жовтневої соціалістичної революції та набули поширення в багатьох країнах світу. Вже на початку 20-х рр.. на Далекому Сході проводили ремонт суден дуговим зварюванням, а також виготовлення зварних котлів, а дещо пізніше - зварювання судів і відповідальних конструкцій. В 1924 році Ленінградським заводом «Електрик» було вперше виготовлено зварювальний генератор СМ-1 і зварювальний трансформатор з нормальним магнітним розсіюванням СТ-2. Адже розвиток і промислове застосування зварювання вимагало розробки і виготовлення надійних джерел живлення, що забезпечують стійке горіння дуги. У тому ж році радянський вчений В.П. Нікітін розробив принципово нову схему зварювального трансформатора типу СТН. Випуск таких трансформаторів заводом «Електрик» почав з 1927р. У 1928 році вчений Д.А. Дульчевский винайшов автоматичне зварювання під флюсом. Новий етап у розвитку зварювання відноситься до кінця 30-их років, коли колективом інституту електрозварювання АН УРСР під керівництвом академіка Є. О. Патона був розроблений промисловий спосіб автоматичного зварювання під флюсом. Впровадження його у виробництво почалося з 1940р. Зварювання під флюсом зіграла величезну роль в роки війни при виробництві танків, самохідних гармат та авіабомб. Пізніше був розроблений спосіб напівавтоматичного зварювання під флюсом. Наприкінці 40-их років отримала промислове застосування зварювання в захисному газі. Колективами Центрального науково-дослідного інституту технологій машинобудування та Інституту електрозварювання імені Є.О. Патонова розроблена і в 1952 році впроваджена напівавтоматичне зварювання у вуглекислому газі. Величезним досягненням зварювальної техніки є розробка колективом ІЕС у 1949 році електрошлакового зварювання, що дозволяє зварювати метали практично будь-якої товщини. Автори зварювання у вуглекислому газі плавким електродом і електрошлакового зварювання К.М. Новожилов, Г.З. Волошкевич, К. В. Любавський та ін удостоєні Ленінської премії. У наступні роки в країні стали застосовуватися: зварювання ультразвуком, електронно- променева, плазмова, дифузійна, холодне зварювання, зварювання тертям і ін. Великий внесок у розвиток зварювання внесли російські вчені: В. П. Вологдін, В. П. Нікітін, Д.А. Дульчевскій, Е.О. Патонів, а також колективи Інституту електрозварювання імені Є.О. Патонова, Центрального науково- дослідного інституту технології машинобудування, Всесоюзного науково-дослідного і конструктивного інституту автогенного машинобудування, Інституту металургії імені А.А. Байкова, ленінградського заводу «Електрик» і ін. Зварювання в багатьох випадках замінила такі трудомісткі процеси виготовлення конструкцій, як лиття, з'єднання на різьбленні і кування.

Перевага зварювання перед цими процесами наступні:

• економія металу - 10 ... 30% і більше в залежності від складності конструкції;

• зменшення трудомісткості робіт, скорочення термінів робіт і зменшення їх вартості; • здешевлення обладнання;

• можливість механізації і автоматизації зварювального процесу;

• можливість використання наплавлення для відновлення зношених деталей;

• герметичність зварних з'єднань вище, ніж клепаних або різьбових;

• зменшення виробничого шуму і поліпшення умов праці робітників. Зварювання існує двох видів:

- зварювання плавленням, яке здійснюється при нагріванні сильним концентрованим джерелом тепла (електричної дугою, плазмою та ін..) кромок зварюваних деталей, в результаті чого кромки в місці з'єднання розплавляються, мимовільно зливаються, утворюючи загальну зварювальну ванну, в якій відбуваються деякі фізичні і хімічні процеси;

- зварювання тиском, яке здійснюється пластичним деформуванням металу у місці з'єднання під дією стискаючих зусиль. В результаті різні забруднення і окиси на зварювальних поверхнях витісняються назовні, а чисті поверхні зближуються по всьому перетину на відстань атомного зчеплення.

Виділяють наступні основні види зварювання:

- ручне дугове зварювання - до електроду і металу, що зварюється підводиться змінний або постійний струм, в результаті чого виникає дуга, постійну довжину якої необхідно підтримувати протягом усього процесу зварювання;

- дугове зварювання під флюсом - дуга горить під шаром зварювального флюсу між кінцем голою електродного дроту.

При горінні дуги і плавленні флюсу створюється газошлакова оболонка, що перешкоджає негативному впливу атмосферного повітря на якість зварного з'єднання;

- дугове зварювання в захисному газі проводиться як неплавким (вольфрамовим частіше), так і електродом, який плавиться; - при зварюванні неплавким електродом дуга горить між електродом і зварюваних металом у захисному інертному газі.

Зварювальний дріт вводиться в зону зварювання з боку;

- зварювання електродом, що плавиться, виконується на напівавтоматах та автоматах.

Дуга в даному випадку виникає між голим дротом, який безперервно подається, і зварюваним металом.

В якості захисних газів застосовують інертні (аргон, гелій, азот) і активні гази (вуглекислий газ, водень, кисень), а також суміші аргону з гелієм, або вуглекислим газом, або киснем; вуглекислого газу з киснем та ін..

Газове зварювання - нагрівання до розплавлення зварювальних кромок і зварювального дроту високотемпературним газокисневим полум'ям від зварювального пальника. Як пальне газу застосовується ацетилен і його замінники (пропан-бутан, природний газ, пари рідких горючих та ін..).

Електрошлакове зварювання застосовується для з'єднання виробів будь-якої товщини у вертикальному положенні. Листи встановлюють із зазором між кромками, що зварюються. У зону зварювання подають дріт і флюс. Дуга горить тільки на початку процесу. В подальшому після розплавлення певної кількості флюсу дуга гасне, і струм проходить через розплавлений шлак. - контактне зварювання здійснюється при нагріванні деталей електричним струмом і їх пластичної деформації (здавлюванні) в місці нагрівання. Місцеве нагрівання досягається за рахунок опору електричному струму зварюваних деталей в місці їх контакту.

Існує кілька видів контактного зварювання, що відрізняються формою зварного з'єднання, технологічними особливостями, способами підведення струму і живлення електроенергією.

Види контактного зварювання:

• стиковим контактним зварюванням зварювані частини з'єднують по поверхні з'єднуваних торців;

• точковим контактним зварюванням з'єднання елементів відбувається на ділянках, обмежених площею торців електродів, що підводять струм і передають зусилля стиснення;

• рельєфне контактне зварювання здійснюється на окремих ділянках за заздалегідь підготовленим виступам – рельєфів;

• шовним контактним зварюванням з'єднання елементів виконується внахлестку обертовими дисковими електродами у вигляді безперервного або переривчастого шва.

Електронно-променеве зварювання - використання кінетичної енергії електронів, що швидко рухаються в глибокому вакуумі. При бомбардуванні поверхні металу електронами переважна частина їх кінетичної енергії перетворюється на теплоту, яка використовується для розплавлення металу. Для зварювання необхідно: отримати вільні електрони, сконцентрувати їх і надати їм велику швидкість, щоб збільшити їхню енергію, яка при гальмуванні електронів при зварюванні перетворюється в теплоту. Електронно-променевим зварюванням зварюють тугоплавкі і рідкісні метали, високоміцні, жароміцні і корозійностійкі сплави та сталі.

Дифузійне зварювання в вакуумі має такі переваги: метал не доводиться до розплавлення, що дає можливість отримати більш міцні зварні з'єднання і високу точність розмірів виробів; дозволяє зварювати різнорідні матеріали: сталь з алюмінієм, вольфрамом, титаном, металокерамікою, молібденом, мідь з алюмінієм і титаном , титан з платиною і т. п.- плазмовим зварюванням можна зварювати як однорідні, так і різнорідні метали, а також неметалічні матеріали. Температура плазмової дуги, яка застосовується у зварювальній техніці, досягає 30 000 С. Для отримання плазмової дуги застосовуються плазмотрони з дугою прямої або непрямої дії. У плазмотронах прямої дії плазмова дуга утворюється між вольфрамовим електродом і основним металом. Сопло в такому випадку електрично нейтрально і служить для стискання та стабілізації дуги. У плазмотронах побічної дії плазмова дуга створюється між вольфрамовим електродом і соплом, а струмінь плазми виділяється з стовпа дуги у вигляді факела. Дугу плазмової дії називають плазмовим струменем. Для утворення стислої дуги вздовж її стовпа через канал в соплі пропускається нейтральний одноатомний (аргон, гелій) або двоатомний газ (азот, водень та інші гази та їх суміші). Газ стискає стовп дуги, підвищуючи тим самим температуру стовпа. - лазерне зварювання.

Лазер - оптичний квантовий генератор (ОПГ).

Випромінювачем - активним елементом - в ОРГ можуть бути:

1) тверді тіла - скло з неодимом, рубін і ін..,

2) рідини - розчини окису неодиму, барвники та ін..,

3) гази та газові суміші - водень, азот, вуглекислий газ і ін..,

4) напівпровідникові монокристали - арсеніди галію та індію, сплави кадмію з селеном і сіркою та ін.

Обробляти можна метали та неметалеві матеріали в атмосфері, вакуумі і в різних газах. При цьому промінь лазера вільно проникає через скло, кварц, повітря. - холодне зварювання металів - при додатковому великому тиску до елементів, що з'єднуються, у місці їх контакту відбувається пластична деформація, що сприяє виникненню міжатомних сил зчеплення і призводить до утворення металевих зв'язків. Зварювання виробляється без застосування нагріву. Цим способом зварюють пластичні метали: мідь, алюміній і його сплави, свинець, олово, титан. - зварювання тертям виконується в твердому стані під впливом теплоти, що виникає при терті поверхонь зварюваних деталей, з наступним додатком стискаючих зусиль.

Міцне зварне з'єднання утворюється в результаті виникнення металевих зв'язків між контактуючими поверхнями зварюваних деталей.

Високочастотне зварювання засноване на нагріванні металу пропусканням через нього струмів високої частоти з подальшим здавлюванням обтискними роликами. Таке зварювання може вироблятися з підведенням струму контактами і з індукційним підведенням струму. - зварювання ультразвуком, при якому нероз'ємне з'єднання металів утворюється при одночасному впливі на деталі механічних коливань високої частоти і відносно невеликих стискаючих зусиль. Цей спосіб застосовується при зварюванні металів, чутливих до нагріву, пластичних металів, неметалевих матеріалів. - зварювання вибухом засноване на впливі спрямованих короткочасних надвисоких тисків енергії вибуху порядку (100 ... 200) Х 108 Па на деталі, що зварюються.

Зварювання вибухом використовують при виготовленні заготовок для прокату біметалу, при плакіровці поверхонь конструкційних сталей металами і сплавами з особливими фізичним і хімічними властивостями, а також при зварюванні деталей з різнорідних металів і сплавів.